Atvērto šūnu metāla putu siltuma pārneses īpašības

Metāla putas ir sava veida daudzfunkcionāls kompozītmateriāls, kas satur noteiktu skaitu, noteiktu poru izmēru un noteiktu porainību metāla matricā. Putuplasta metālam ir unikālas struktūras īpašības, piemēram, liels īpatnējais virsmas laukums, liela porainība un mazs blīvums, un tam ir daudzfunkcionālas kompozītmateriāla īpašības, piemēram, siltuma izkliede (atvērtā šūnā), siltumizolācija (slēgtā šūna), skaņas absorbcija un vibrāciju slāpēšana, viegls svars. , augsta īpatnējā izturība, elektromagnētiskais ekranējums utt., Un tas ir sava veida strukturāls un funkcionāls materiāls, kas integrē termofizikas, mehānikas, akustika un elektrība.
Paratvērto šūnu metāla putasAugsta porainība un sarežģītā trīsdimensiju sieta struktūra nodrošina ļoti labu siltuma izkliedi un augstu siltuma pārneses efektivitāti, kam ir ļoti plaša pielietojuma perspektīva kompakto siltummaiņu, mikroelektronisko ierīču dzesēšanas un tā tālāk jomā. Atvērto šūnu putu metāla siltuma pārneses īpašībām tiek pētīts un analizēts tā izpētes statuss no kompakto siltummaiņu pielietojuma jomām.
Metāla putaskompaktajiem siltummaiņiem
Metāla putu uzlabotās siltuma pārneses īpašības ir vispāratzītas. Kad gāze vai šķidrums plūst cauri caurumiem, siltums tiek pārnests un apmainīts piespiedu konvekcijas veidā starp metāla putām ar atvērtu šūnu struktūru un šķidrumu. No vienas puses, metāla putu sarežģītā trīsdimensiju sieta struktūra rada šķidruma nelineāru efektu, kā arī tiek pastiprināta turbulences pakāpe, tādējādi veicinot cieto virsmu uz šķidrumu augstā lokālā siltuma pārnesē; no otras puses, putu metāla lielais īpatnējais virsmas laukums ir arī svarīgs iemesls, kāpēc metālam ir laba siltuma pārnese. Pašlaik metāla putu izpēte kompakta siltummaiņa pārneses veiktspējai galvenokārt ir vērsta uz gaisa puses uzlabotu siltuma pārnesi un aukstumaģenta uzlaboto siltuma pārnesi.
Metāla putu gaisa pusē uzlabotajām siltuma pārneses īpašībām metāla putas tiek izmantotas spuru vietā siltuma izkliedēšanai lietojumos, kur tiek izmantotas tradicionālās spuras, piemēram, dzesēšanas elektroniskās sastāvdaļas, plākšņu siltummaiņi un siltummaiņi. Kompaktos siltummaiņos plūsmas siltuma pārneses īpašības pašlaik tiek pētītas galvenokārt vara un alumīnija putu metāliem, kuru poru blīvums parasti ir mazāks par 40% un porainība 70% vai vairāk.
Pie noteikta poru izmēra siltuma pārneses ātrums palielinās, palielinoties porainībai, un dominē. No otras puses, pie noteiktas porainības, jo lielāks poru blīvums, jo zemāka siltuma pārneses efektivitāte, kas var būt saistīts ar pārmērīgi lielo poru izmēru. Poru struktūras parametri porainība, poru blīvums un poru diametrs ir galvenie faktori, kas ietekmē siltuma pārneses veiktspēju.metāla putas. Metāla putu pielietošanai dzesēšanas elektroniskajos komponentos ar ortogonāliem eksperimentiem tika pētīta metāla putu porainības un poru diametra ietekme uz siltuma izkliedes efektu. Rezultāti liecina, ka piespiedu konvekcijas gadījumā putu metāla siltuma izkliedes veiktspēja ir saistīta ar poru struktūru, kurā poru izmēram ir vislielākā ietekme.
Daži pētījumu rezultāti liecina, ka, lai gan putu metālam ir liela nozīme siltuma pārneses uzlabošanā, pretestības pieaugums nav niecīgs līdz ar siltummaiņa veiktspējas pieaugumu. Putu metāla siltuma pārneses efektivitāte ir ievērojami uzlabota pie mazākiem spiediena zudumiem, un spiediena zudumi palielinās, palielinoties poru blīvumam. Pētījuma rezultāti ir pamācoši vieglu un kompaktu augstas efektivitātes siltummaiņu projektēšanai un izgatavošanai. Tika veikts viena izmēra putu metāla siltummaiņu un viena izmēra siltummaiņu eksperimentāls pētījums, un tika konstatēts, ka vienādos testa apstākļos putu metāla siltummainis ir mazāk efektīvs nekā plaisas siltummainis, un spiediena zudumi un berzes koeficients bija augstāks nekā spārnotajam siltummaiņam. Porainajam putu metālam ir acīmredzama stiprinoša iedarbība uz konvektīvo siltuma pārnesi, un stiprinošais efekts samazinās, palielinoties Reinoldsa skaitlim; porains putu metāls liek šķidruma plūsmas pretestībai acīmredzami palielināties, bet pretestības pieauguma reizinājums samazinās, palielinoties Reinoldsa skaitlim. Var redzēt visaptverošu konvektīvās siltuma pārneses nostiprināšanos un spiediena krituma palielināšanos plūsmā no diviem aspektiem,porains putu metālsir vairāk piemērots šķidrumam ar mazāku plūsmas ātrumu. Putu metālam ir gaisa puses uzlabotas siltuma pārneses loma, bet tajā pašā laikā uzlabojas siltuma pārneses veiktspēja, pieauga arī pretestība, un kopējā veiktspēja ir sliktāka nekā tradicionālajām spurām. Pētījumi liecina, ka putu metāls ir piemērots retos gadījumos ar zemu plūsmu. Tāpēc putu metāla gaisa pusē uzlabotajai siltuma pārnesei ir jāņem vērā lietošanas gadījumi, un tas nevar akli veikt tradicionālos spuras siltuma izkliedes alternatīvos pētījumus.

Metāla putām var būt arī nozīme aukstumaģenta siltuma pārneses uzlabošanā, mainot fāzes. Rezultāti rāda, ka, ja porainība ir noteikta, siltuma pārneses veiktspēja dubultojas, jo poru blīvums samazinās no 20 līdz 40 PPI un poru izmērs samazinās, pateicoties smalkākai šūnu struktūrai ar lielāku virsmas laukumu un intensīvākiem traucējumiem. Pie lieliem plūsmas ātrumiem viršanas siltuma pārneses koeficients saglabā vienmērīgu un lēnu pieaugumu, palielinoties sausumam. Pakāpeniski palielinoties darba spiedienam, viršanas siltuma pārneses parādība zemā sausumā ir līdzīga zemes vārīšanai, ti, siltuma pārnese pastiprinās, palielinoties spiedienam, bet spiediena paaugstināšanās līdz zināmai pakāpei spēlē pasliktinošu lomu vārīšanās procesā. siltuma pārnesi. Vara putu cauruļu siltuma pārneses koeficients ir aptuveni trīs reizes lielāks nekā gaismas caurulēm. Tīra aukstumaģenta gadījumā putu metāla klātbūtne uzlabo viršanas siltuma pārneses plūsmu, un siltuma pārneses koeficients tiek palielināts līdz 185%. Eļļu saturošu apstākļu gadījumā metāla putu iedarbība siltuma pārneses stiprināšanai ir vājināta; tādos pašos apstākļos, salīdzinot ar 5PPI putu metālu, 10PPI putu metāls var palielināt siltuma pārneses koeficientu līdz 0,6 reizēm, un mazāks poru izmērs var uzlabot plūsmas viršanas siltuma pārneses koeficientu.
Visaptveroši tika analizēta masas plūsmas ātruma un divfāzu šķidruma sausuma ietekme uz plūsmas kondensācijas spiediena kritumu un siltuma pārneses koeficientu. Rezultāti liecina, ka ar iekšējo sienu pildītās gredzenveida metāla putu caurules spiediena kritums ir daudz lielāks nekā gaismas caurulē, un spiediena kritums strauji un nelineāri palielinās, palielinoties masas plūsmas ātrumam un sausumam. Ar iekšējo sienu pildītas gredzenveida metāla putu caurules kondensācijas siltuma pārneses koeficients ir lielāks nekā gaismas caurulei, un siltuma pārneses koeficients palielinās, palielinoties masas plūsmas ātrumam un sausumam, kā arī šāda veida plūsmas kondensācijas siltuma pārneses koeficientam. pastiprinātas caurules ir apmēram divas reizes vairāk nekā gaismas caurulē. Tā kā tās kapilārais efekts ir acīmredzams, 130PPI pastiprinātas caurules poru blīvums ir labākais efekts, jo gaismas caurulei 3,06 reizes 40PPI caurule galvenokārt ir līdzīga zemas rievotas caurules struktūrai kā stiprināšanas līdzeklis.
Kompaktajā siltummainī,metāla putasvar pilnībā izmantot, lai stiprinātu siltuma pārneses lomu, taču pētījums parādīja, ka arī putu metāla augšanas pretestības raksturlielumi ir ļoti nozīmīgi, nepieciešamība pēc visaptverošas veiktspējas, lai novērtētu putu metāla pielietojumu kompaktajā siltummainī. Turklāt eļļu saturošu smērvielu klātbūtnē putu metāli var izraisīt siltuma pārneses pasliktināšanos, un, ņemot vērā smērvielu ietekmi, jāņem vērā uzlabota metāla putu siltuma pārnese aukstumaģentu fāzes maiņas siltuma pārnesei.