Açıq hüceyrəli metal köpüklərin istilik ötürmə xüsusiyyətləri

Metal köpük müəyyən sayda, müəyyən ölçüdə məsamələri və metal matrisdə müəyyən məsaməliliyi ehtiva edən bir növ çoxfunksiyalı kompozit metal materialdır. Köpük metal böyük xüsusi səth sahəsi, böyük məsaməlilik və kiçik sıxlıq kimi unikal struktur xüsusiyyətlərinə malikdir və istilik yayılması (açıq hüceyrə), istilik izolyasiyası (qapalı hüceyrə), səs udma və vibrasiya sönümləmə, yüngül çəki kimi çoxfunksiyalı kompozit xüsusiyyətlərə malikdir. , yüksək xüsusi gücü, elektromaqnit qoruyucusu və s. və xüsusiyyətlərini birləşdirən bir növ struktur və funksional materialdır. termofizika, mexanika, akustika və elektrik.
üçünaçıq hüceyrəli metal köpük, yüksək gözeneklilik və mürəkkəb üçölçülü mesh quruluşu onu çox yaxşı istilik yayılmasına və yüksək istilik ötürmə səmərəliliyinə malikdir, bu da kompakt istilik dəyişdiriciləri, mikroelektronik cihazların soyudulması və s. sahəsində çox geniş tətbiq perspektivinə malikdir. Açıq hüceyrəli köpük metalının istilik ötürmə xüsusiyyətləri üçün onun tədqiqat vəziyyəti kompakt istilik dəyişdiricilərinin tətbiqi sahələrindən araşdırılır və təhlil edilir.
Metal köpükkompakt istilik dəyişdiriciləri üçün
Metal köpükün yaxşılaşdırılmış istilik ötürmə xüsusiyyətləri ümumiyyətlə qəbul edilmişdir. Qaz və ya maye deşiklərdən axdıqda, istilik açıq hüceyrə quruluşu olan metal köpük və maye arasında məcburi konveksiya şəklində ötürülür və dəyişdirilir. Bir tərəfdən, metal köpüyün mürəkkəb üçölçülü mesh quruluşu mayenin qeyri-xətti təsirini yaradır və turbulentlik dərəcəsi də gücləndirilir, beləliklə yüksək yerli istilik köçürməsində bərk səthi mayeyə təşviq edir; Digər tərəfdən, köpük metalın böyük xüsusi səth sahəsi də metalın yaxşı istilik ötürmə performansına sahib olmasının əhəmiyyətli bir səbəbidir. Hal-hazırda, kompakt istilik dəyişdiricisinin ötürülməsi performansı üçün metal köpüyün öyrənilməsi əsasən hava tərəfində gücləndirilmiş istilik ötürülməsinə və soyuducu tərəfdən gücləndirilmiş istilik ötürülməsinə yönəldilmişdir.
Metal köpükün hava tərəfində gücləndirilmiş istilik ötürmə xüsusiyyətləri üçün, soyuducu elektron komponentlər, boşqablı istilik dəyişdiriciləri və qanadlı istilik dəyişdiriciləri kimi ənənəvi qanadların istifadə edildiyi tətbiqlərdə istilik yayılması üçün qanadlar əvəzinə metal köpük istifadə olunur. Kompakt istilik dəyişdiricilərində, axın istilik köçürmə xüsusiyyətləri hazırda əsasən məsamə sıxlığı 40% -dən az və 70% və ya daha çox məsaməli olan mis və alüminium köpük metalları üçün öyrənilir.
Müəyyən məsamə ölçüsündə məsaməliliyin artması ilə istilik ötürmə sürəti artır və üstünlük təşkil edir. Digər tərəfdən, müəyyən bir gözeneklilik üçün, məsamə sıxlığı nə qədər yüksək olarsa, istilik ötürmə səmərəliliyi bir o qədər aşağı olar, bu da həddindən artıq böyük məsamə ölçüsünə görə ola bilər. Gözeneklilik, məsamə sıxlığı və məsamə diametrinin məsamə strukturu parametrləri istilik ötürmə performansına təsir edən əsas amillərdir.metal köpüklər. Soyuducu elektron komponentlərdə metal köpüyü tətbiq etmək üçün metal köpük məsaməliliyinin və məsamə diametrinin istilik yayılması effektinə təsiri ortoqonal təcrübələrlə tədqiq edilmişdir. Nəticələr göstərir ki, məcburi konveksiya altında köpük metalının istilik yayılması performansı məsamə ölçüsünün ən çox təsir etdiyi məsamə strukturu ilə bağlıdır.
Bəzi tədqiqat nəticələri göstərir ki, köpük metalın istilik ötürülməsini artırmaqda güclü rolu olsa da, istilik dəyişdiricisinin performansının artması ilə birlikdə müqavimətin artımı əhəmiyyətsiz deyil. Köpük metalının istilik ötürmə səmərəliliyi daha kiçik təzyiq itkisində əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır və məsamə sıxlığının artması ilə təzyiq itkisi artır. Tədqiqatın nəticələri yüngül və yığcam yüksək səmərəli istilik dəyişdiricilərinin dizaynı və istehsalı üçün öyrədicidir. Köpük metal istilik dəyişdiricilərinin və eyni ölçülü qanadlı istilik dəyişdiricilərinin eksperimental tədqiqi aparıldı və məlum oldu ki, eyni sınaq şəraitində köpük metal istilik dəyişdiricisi qanadlı istilik dəyişdiricisindən daha az səmərəlidir və təzyiq itkisi və sürtünmə əmsalı qanadlı istilik dəyişdiricisindən daha yüksək idi. Məsaməli köpük metal konvektiv istilik ötürülməsinə açıq-aşkar gücləndirici təsir göstərir və gücləndirici təsir Reynolds sayının artması ilə azalır; məsaməli köpük metal mayenin axın müqavimətini açıq şəkildə artırır, lakin müqavimət artımının çarpımı Reynolds sayının artması ilə azalır. Konvektiv istilik ötürülməsinin hərtərəfli gücləndirilməsi və axındakı təzyiqin azalması iki aspektdən görünə bilər,məsaməli köpük metaldaha kiçik axın sürəti halları olan maye üçün daha uyğundur. Köpük metal hava tərəfində gücləndirilmiş istilik ötürmə roluna malikdir, lakin eyni zamanda istilik ötürmə performansını artırır, müqavimət də artdı və ümumi performans ənənəvi qanadlardan daha pisdir. Tədqiqatlar göstərir ki, köpük metal aşağı axın nadir hallarda uyğun gəlir. Buna görə də, köpük metal hava tərəfində gücləndirilmiş istilik ötürülməsi tətbiq hallarını nəzərə almalıdır və ənənəvi fin istilik yayılmasının alternativ tədqiqatını kor-koranə həyata keçirə bilməz.

Metal köpük də faza dəyişikliyi ilə soyuducunun istilik ötürülməsini artırmaqda rol oynaya bilər. Nəticələr göstərir ki, məsaməlik müəyyən olduqda, məsamə sıxlığı 20-dən 40 PPI-ə qədər azaldıqca və məsamə ölçüsü azaldıqca istilik ötürmə performansı ikiqat artır, bunun səbəbi daha böyük səth sahəsinə və daha sıx təlaşa malik hüceyrə quruluşuna bağlıdır. Yüksək axın sürətlərində qaynama istilik ötürmə əmsalı artan quruluqla sabit və yavaş artımı saxlayır. İş təzyiqinin tədricən artması ilə aşağı quruluqda qaynama istilik ötürmə fenomeni qrunt qaynamasına bənzəyir, yəni təzyiqin artması ilə istilik ötürülməsi intensivləşir, lakin təzyiqin müəyyən dərəcədə yüksəlməsi qaynamada pisləşən rol oynayır. istilik ötürülməsi. Mis köpük boruların istilik ötürmə əmsalı yüngül borulardan təxminən üç dəfə yüksəkdir. Təmiz soyuducu halında, köpük metalının olması qaynar istilik köçürməsinin axını artırır və istilik ötürmə əmsalı 185% -ə qədər artır. Yağ tərkibli şəraitdə metal köpükün istilik ötürülməsini gücləndirmək təsiri zəifləyir; eyni şərtlərdə, 5PPI köpük metal ilə müqayisədə, 10PPI köpük metal istilik ötürmə əmsalını 0,6 dəfəyə qədər artıra bilər və daha kiçik məsamə ölçüsü axını qaynayan istilik ötürmə əmsalını yaxşılaşdıra bilər.
Kütləvi axın sürətinin və iki fazalı maye quruluğunun axın kondensasiya təzyiqinin azalmasına və istilik ötürmə əmsalına təsiri hərtərəfli təhlil edilmişdir. Nəticələr göstərir ki, daxili divarla doldurulmuş həlqəvari metal köpük borunun təzyiq düşməsi işıq borusundan xeyli böyükdür və kütlə axınının və quruluğun artması ilə təzyiq düşməsi sürətlə və qeyri-xətti olaraq artır. Daxili divarla doldurulmuş dairəvi metal köpük borunun kondensasiya istilik ötürmə əmsalı işıq borusundan daha böyükdür və istilik ötürmə əmsalı kütləvi axın sürəti və quruluğun artması ilə artır və bu tip axın kondensasiya istilik ötürmə əmsalı gücləndirilmiş boruların miqdarı işıq borusundan təxminən iki dəfə çoxdur. Onun kapilyar təsiri göz qabağında olduğundan, 130PPI gücləndirilmiş borunun məsamə sıxlığı ən yaxşı təsirdir, yüngül boru üçün 3.06 dəfə, 40PPI borusu gücləndirici vasitə kimi əsasən aşağı qabırğalı borunun strukturuna bənzəyir.
Kompakt istilik dəyişdiricisində,metal köpükistilik ötürülməsi rolunu gücləndirmək üçün tam istifadə edilə bilər, lakin tədqiqat köpük metal artım müqavimət xüsusiyyətləri də çox əhəmiyyətli olduğunu göstərdi, kompakt istilik dəyişdiricisi köpük metal tətbiqi qiymətləndirmək üçün hərtərəfli performans üçün ehtiyac. Bundan əlavə, yağ tərkibli sürtkü materialları olduqda, köpük metalları istilik ötürülməsinin pisləşməsinə səbəb ola bilər və soyuducu maddələrin faza dəyişikliyi üçün istilik ötürülməsi üçün metal köpüklərin gücləndirilmiş istilik ötürülməsi sürtkü yağlarının təsirləri baxımından nəzərə alınmalıdır.