Proprietà di trasferimentu di calore di spume metalliche à cellule aperte

A spuma di metallu hè un tipu di materiale metallicu cumpostu multifunzionale chì cuntene un certu numaru, una certa dimensione di pori, è una certa porosità in a matrice metallica. U metallu di schiuma hà caratteristiche strutturali uniche cum'è una grande superficie specifica, una grande porosità è una piccula densità, è hà caratteristiche cumposti multifunzionali cum'è dissipazione di u calore (cellula aperta), insulazione termica (cellula chjusa), assorbimentu di u sonu è smorzamentu di vibrazioni, ligere. , alta forza specifica, scherma elettromagnetica, etc., è hè un tipu di materiale strutturale è funziunale chì integra e proprietà di a termofisica, meccanica, acustica è elettricità.
Perspuma di metallu a celula aperta, L'alta porosità è a struttura di maglia tridimensionale cumplessa facenu avè una dissipazione di u calore assai bona è una alta efficienza di trasferimentu di calore, chì hà una prospettiva d'applicazione assai larga in u campu di scambiatori di calore compacti, raffreddamentu di i dispositi microelettronici, etc. Per e proprietà di trasferimentu di calore di u metalu di schiuma di cellula aperta, u so statutu di ricerca hè investigatu è analizatu da i spazii d'applicazione di scambiatori di calore compacti.
Scuma di metalluper scambiatori di calore compatti
E proprietà di trasferimentu di calore rinfurzate di a scuma metallica sò generalmente ricunnisciute. Quandu u gasu o u liquidu passa per i buchi, u calore hè trasferitu è ​​scambiatu in a forma di cunvezione forzata trà a scuma di metallu cù una struttura di cellula aperta è u fluidu. Da una banda, a struttura cumplessa di maglia tridimensionale di a scuma di metallu rende l'effettu non lineare di u fluidu, è u gradu di turbulenza hè ancu rinfurzatu, cusì prumove a superficia solida à u fluidu in l'altu trasferimentu di calore lucale; da l 'altra banda, u metallu spuma grande superficia specifichi hè dinù un mutivu mpurtanti di u metallu hà una bona prestazione di trasferimentu di calore. Attualmente, u studiu di a scuma metallica per a prestazione di trasferimentu di scambiatore di calore compactu si concentra principalmente in u trasferimentu di calore rinfurzatu da u latu di l'aria è u trasferimentu di calore rinfurzatu da u latu di u refrigerante.
Per e proprietà di trasferimentu di calore di u latu di l'aria di a scuma metallica, a scuma di metallu hè aduprata invece di l'alette per a dissipazione di u calore in l'applicazioni induve l'alette tradiziunali sò aduprate, cum'è cumpunenti elettronici di rinfrescamentu, scambiatori di calore à piastre è scambiatori di calore alettati. In i scambiatori di calore compacti, e proprietà di trasferimentu di calore di u flussu sò attualmente studiate principalmente per i metalli spuma di ramu è d'aluminiu cù densità di poru generalmente menu di 40% è porosità di 70% o più.
À una certa dimensione di poru, a rata di trasferimentu di calore aumenta cù l'aumentu di a porosità è domina. Per d 'altra banda, per una certa porosità, a più alta a densità di poru, u più bassu l'efficienza di trasferimentu di calore, chì pò esse dovutu à a dimensione di poru eccessivamente grande. I paràmetri di a struttura di i pori di porosità, densità di poru è diametru di poru sò i fatturi principali chì affettanu u rendiment di trasferimentu di calore.spuma di metallu. Per l'applicazione di spuma di metallu in i cumpunenti elettronichi di rinfrescamentu, l'effetti di a porosità di a spuma di metallu è u diametru di i pori nantu à l'effettu di dissipazione di u calore sò stati investigati da esperimenti ortogonali. I risultati mostranu chì sottu a cunvezione furzata, u rendiment di dissipazione di u calore di u metalu di scuma hè in relazione cù a struttura di poru, in quale a dimensione di poru hà a più grande influenza.
Certi risultati di ricerca mostranu chì, ancu s'è u metale di schiuma hà un rolu forte in rinfurzà u trasferimentu di calore, a crescita di a resistenza ùn hè micca insignificante cù a crescita di u rendimentu di scambiatore di calore. L'efficienza di trasferimentu di calore di u metalu di schiuma hè significativamente migliorata à a perdita di pressione più chjuca, è a perdita di pressione aumenta cù l'aumentu di a densità di poru. I risultati di u studiu sò istruttivi per u disignu è a fabricazione di scambiatori di calore ligeri è compacti d'alta efficienza. Un studiu spirimintali di scambiatori di calore di metallu in schiuma è scambiatori di calore alettati di a stessa dimensione hè statu realizatu, è hè statu trovu chì sottu à e stesse cundizioni di prova, u scambiatore di calore di metallo in schiuma era menu efficaci di u scambiatore di calore finned, è a perdita di pressione è coefficient d'attrito sò più altu ch'è quelli di u scambiatore di calore finned. U metallu spuma porosa hà un effettu di rinfurzà evidenti nantu à u trasferimentu di calore cunvective, è l'effettu di rinfurzà diminuite cù l'aumentu di u numeru di Reynolds; u metallu spuma porosa face a resistenza di flussu di u fluidu cresce ovviamente, ma a multiplicazione di a resistenza aumenta diminuisce cù l'aumentu di u numeru di Reynolds. U rinfurzamentu cumpletu di u trasferimentu di calore cunvective è l'aumentu di a caduta di pressione in u flussu di dui aspetti pò esse vistu,metallu spuma porosahè più adattatu per u fluidu cù occasioni di u flussu più chjucu. U metallu di schiuma hà u rolu di u trasferimentu di calore rinfurzatu da u latu di l'aria, ma u rinfurzà u rendiment di u trasferimentu di u calore à u stessu tempu, a resistenza hè ancu aumentata, è u rendiment generale hè peghju di l'alette tradiziunali. A ricerca mostra chì u metalu di scuma hè adattatu per rari occasioni à pocu flussu. Dunque, trasferimentu di calore rinfurzata di l'aria di u metalu di schiuma hà bisognu à cunsiderà l'occasioni di l'applicazione, è ùn pò micca blindly rializà a ricerca alternativa di dissipazione di calore tradiziunale finta.

A spuma di metallu pò ancu ghjucà un rolu in rinfurzà u trasferimentu di calore di u refrigerante per u cambiamentu di fase. I risultati mostranu chì quandu a porosità hè certa, a prestazione di trasferimentu di calore duppia cum'è a densità di poru diminuisce da 20 à 40 PPI è a dimensione di poru diminuisce, per via di a struttura di cellula più fina cù una superficia più grande è una perturbazione più intensa. À un flussu elevatu, u coefficientu di trasferimentu di calore di ebollizione mantene un aumentu stabile è lento cù a secchezza crescente. Cù l'aumentu graduali di a pressione di u funziunamentu, u fenomenu di trasferimentu di calore di ebollizione à a bassa secchezza hè simile à l'ebollizione di terra, vale à dì, u trasferimentu di calore hè intensificatu cù l'aumentu di a pressione, ma a prissioni cresce in una certa misura ghjoca un rolu deteriorante in l'ebollizione. trasferimentu di calore. U coefficient di trasferimentu di calore di i tubi di spuma di cobre hè circa trè volte più altu ch'è quellu di i tubi di luce. In u casu di refrigerant puri, a prisenza di metallu spuma rinforza u flussu di trasferimentu di calore bollente, è u coefficient di trasferimentu di calore hè aumentatu finu à 185%. In u casu di e cundizioni chì cuntenenu oliu, l'effettu di a scuma di metallu per rinfurzà u trasferimentu di calore hè debilitatu; sottu à i stessi cundizioni, paragunatu cù 5PPI metallu scuma, 10PPI metallu spuma pò aumentà u coefficient di trasferimentu di calore da sin'à 0,6 volte, è taglia poru più chjuca pò migliurà u flussu coefficient di trasferimentu di calore bolle.
L'effetti di u flussu di massa è di a secchezza di fluidu in dui fasi nantu à a caduta di pressione di condensazione di u flussu è u coefficient di trasferimentu di calore sò stati analizati in modu cumpletu. I risultati dimustranu chì a caduta di pressione di u tubu di spuma di metallo annulariu di muru internu hè assai più grande di quella di u tubu di luce, è a caduta di pressione aumenta rapidamente è non-linearly cù l'aumentu di u flussu di massa è a secchezza. U coefficient di trasferimentu di calore di cundensazione di u tubu di spuma di metallu annulariu di muru internu hè più grande di quellu di u tubu di luce, è u coefficient di trasferimentu di calore aumenta cù l'aumentu di u flussu di massa è a secchezza, è u coefficient di trasferimentu di calore di condensazione di u flussu di stu tipu. di tubi rinfurzati hè circa duie volte quant'è quellu di u tubu di luce. Perchè u so effettu capillary hè evidenti, a densità di poru di u tubu rinfurzatu 130PPI hè u megliu effettu, per u tubu di luce 3,06 volte, u tubu 40PPI hè principarmenti simili à a struttura di u tubu bassu-ribbed cum'è un mezzu di rinfurzà.
In u scambiatore di calore compactu,spuma di metallupò esse cumplettamente utilized à rinfurzà u rolu di trasferimentu di calori, ma u studiu dimustrava chì e caratteristiche di resistenza di a crescita di metallu scuma sò dinù assai significativu, u bisognu di cumpleta prestazione à valutà l 'applicazzioni di metallu spuma in u scambiatore di calore compactu. Inoltre, in a prisenza di lubricants chì cuntenenu oliu, i metalli di schiuma pò purtà à u deterioramentu di u trasferimentu di calore, è u trasferimentu di calore rinfurzatu di spume di metalli per u trasferimentu di calore di u cambiamentu di fase di refrigeranti deve esse cunsideratu à a luce di l'effetti di lubricants.