Exploració de les característiques de transferència de calor de l'escuma metàl·lica i la seva aplicació a la indústria de l'HVAC

La demanda mundial d'energia creix a un ritme d'un 1,3% anual, i la conservació d'energia i la reducció d'emissions és una de les estratègies de desenvolupament importants del país, de manera que els equips d'estalvi d'energia en el camp de les aplicacions energètiques (conversió de calor, emmagatzematge de calor i utilització de la calor) està cridant molta atenció.

Escuma metàl·licaés una tecnologia de processament de materials proposada pel científic nord-americà Sosnick el 1948, una mena de porus format per l'esquelet tipus lligament metàl·lic i les unitats de porus interconnectades amb cèl·lules obertes, cada cel·la oberta (porus) inclou 12 ~ 14 superfícies pentagonals o hexagonals, la material aalumini, acer, níquel, coure, ceràmica i aliatges metàl·lics, que té les excel·lents característiques tant del metall de fase contínua com de les característiques dels porus de fase discreta.
Les escumes metàl·liques es caracteritzen pels següents paràmetres clau:
1. El diàmetre de porus és el diàmetre mitjà de les obertures i oscil·la entre 0,1 i 10 mm;
2. El diàmetre de l'esquelet és el diàmetre mitjà de l'esquelet metàl·lic;
3. la densitat de porus és el nombre de porus per polzada i està relacionada amb la mida de la cèl·lula, la mida dels porus i la mida de la costella;
4. la porositat ε és la fracció de volum de porus obtinguda a partir de mesures de massa i volum de la mostra, que oscil·la entre el 80% i el 99%, i es pot classificar en porus oberts i tancats segons si els porus són permeables o no.
A causa de les característiques del flux de fluids i l'intercanvi de calor, l'aplicació en el camp energètic és principalment de porus oberts, que té una estructura de porus tridimensional contínua i sense obstruccions a l'interior, i hi ha porus entre l'esquelet sòlid i el fluid pot fluir. dins dels porus, amb porositat ε> 80%, gran superfície específica (1000 ~ 5000 m2/m3), gran conductivitat tèrmica i bon rendiment d'intercanvi de calor, que s'utilitza principalment a l'intercanviador de calor, refrigeració electrònica i pila de combustible. A les instal·lacions energètiques s'utilitza en intercanviadors de calor amb escuma metàl·lica incrustada, col·lectors solars, receptors solars, acumuladors de calor, etc.
D'acord amb les característiques estructurals i físiques de l'escuma metàl·lica, investigueu l'aplicació funcionalitzada de l'escuma metàl·lica en el camp de l'HVAC, respectivament, des de la transferència de calor, la recollida de calor, l'emmagatzematge de calor 3 aspectes de les seves principals aplicacions i característiques de l'estudi, els principals les troballes són les següents:
(1) l'intercanviador de calor incrustat a l'escuma metàl·lica és un intercanviador de calor compacte molt eficient, que pot augmentar el coeficient de transferència de calor convectiva de 3 a 9 vegades; diferents materials (coure, alumini, níquel) pot millorar significativament la capacitat d'enfortir la transferència de calor, i diferents materials poden fer que el coeficient de transferència de calor sigui diferent; escuma de metall en la teoria de la transferència de calor en la porositat, la densitat de porus i la permeabilitat de l'escala de porus és determinar la transferència de calor dels principals paràmetres de l'efectiu; els paràmetres de la velocitat de transferència de calor, la caiguda de pressió, el flux de l'acoblament del coeficient de transferència de calor és el paràmetre principal; els paràmetres de la velocitat de transferència de calor, la caiguda de pressió, el flux del sòlid Cal determinar l'acoblament del coeficient de transferència de calor dels paràmetres principals, és el disseny de l'intercanviador de calor és els paràmetres indicadors principals.
(2) L'escuma metàl·lica s'utilitza a les instal·lacions de col·lectors solars, a causa de l'escuma metàl·lica que s'utilitza en aquesta situació d'alta temperatura, l'efecte de la radiació de calor és evident i dominant. L'efecte d'acoblament de la conducció de calor i la transferència de calor per radiació a altes temperatures en el procés de transferència de calor, així com l'especificitat de l'estructura de l'escuma metàl·lica, fan que els factors que afecten la conductivitat tèrmica efectiva de l'escuma metàl·lica i el mode de transferència de calor siguin múltiples. i complexa. S'utilitzen habitualment els col·lectors solars d'absorció directa i els col·lectors solars volumètrics, en els quals el col·lector d'absorció és la influència de l'escuma metàl·lica sobre l'absorció d'energia solar és dominant, entre el metall, l'escuma i la transferència de calor del fluid afecta indirectament el rendiment del receptor d'energia solar; El col·lector volumètric és l'ús del flux d'aire i el flux d'energia solar al dispositiu, la geometria i la configuració del material de l'escuma metàl·lica ocupa els factors principals.
(3)Escuma metàl·licas'utilitza en dispositius d'emmagatzematge d'energia tèrmica a causa de la continuïtat de l'estructura i l'alta eficiència de la conductivitat tèrmica, utilitzant la seva alta conductivitat tèrmica, alta porositat i gran superfície específica, i materials de canvi de fase amb gran capacitat d'emmagatzematge de calor, estructura senzilla i sense necessitat. per consumir energia addicional, etc., els avantatges de la superposició de la composició de materials compostos de canvi de fase, milloren la transferència de calor de parafina, enforteixen la conductivitat tèrmica dels materials de canvi de fase, l'estudi de la millora de l'escuma metàl·lica en el material de canvi de fase Millora de l'escuma metàl·lica en la disposició del material de canvi de fase, canvi de la porositat i l'escala de porus, selecció de materials, etc. en el sistema compost del temps de resposta del canvi de fase, distribució de temperatura, temps d'emmagatzematge de calor i la transferència de calor té un impacte important en l'optimització posterior del disseny de l'equip per proporcionar una determinada base teòrica.