Metallvahu soojusülekande karakteristikute uurimine ja selle kasutamine HVAC-tööstuses

Maailma energianõudlus kasvab umbes 1,3% aastas ning energiasääst ja heitkoguste vähendamine on üks riigi olulisi arengustrateegiaid, mistõttu energiasäästlikud seadmed energiarakenduste valdkonnas (soojuse muundamine, soojuse salvestamine ja soojuskasutus) äratab palju tähelepanu.

Metallvahton materjali töötlemise tehnoloogia, mille pakkus välja Ameerika teadlane Sosnicki 1948. aastal, omamoodi poorid, mille moodustavad metallsideme-tüüpi skelett ja pooriühikud, mis on omavahel ühendatud avatud rakkudega, iga avatud rakk (poor) sisaldab 12–14 viisnurkset või kuusnurkset pinda. materjali juurdealumiiniumist, teras, nikkel, vask, keraamika ja metallisulamid, millel on suurepärased nii pideva faasi metalli kui ka diskreetfaasiliste pooride omadused.
Metallvahtu iseloomustavad järgmised põhiparameetrid:
1. Pooride läbimõõt on avade keskmine läbimõõt ja jääb vahemikku 0,1–10 mm;
2. Skeleti diameeter on metallskeleti keskmine läbimõõt;
3. pooride tihedus on pooride arv tolli kohta ja on seotud raku suuruse, pooride suuruse ja ribi suurusega;
4. poorsus ε on proovi massi ja mahu mõõtmisel saadud pooride mahuosa vahemikus 80% kuni 99% ja selle võib liigitada avatud ja suletud poorideks vastavalt sellele, kas poorid on läbilaskvad või mitte.
Vedeliku voolu ja soojusvahetuse omaduste tõttu on energiaväljas rakendus enamasti avatud pooridega, mille sees on pidev ja takistusteta kolmemõõtmeline pooride struktuur ning tahke skeleti vahel on poorid ja vedelik saab voolata. pooride sees, poorsusega ε> 80%, suure eripinnaga (1000–5000 m2/m3), suure soojusjuhtivusega ja hea soojusvahetusega, mida enamasti kasutatakse soojusvaheti, elektrooniline jahutus ja kütuseelement. Energiarajatistes kasutatakse seda sisseehitatud vahtmetalliga soojusvahetites, päikesekollektorites, päikesevastuvõtjates, soojusakumulaatorites ja nii edasi.
Metallvahu struktuuriomaduste ja füüsikaliste omaduste järgi uurige vahu funktsionaliseeritud kasutamist HVAC-valdkonnas vastavalt soojusülekandest, soojuse kogumisest, soojuse salvestamisest selle peamiste rakenduste ja uuringu omaduste 3 aspekti. leiud on järgmised:
(1) metallvahu sisseehitatud soojusvaheti on väga tõhus kompaktne soojusvaheti, mis võib suurendada konvektiivset soojusülekandetegurit 3–9 korda; erinevad materjalid (vask, alumiinium, nikkel) võib oluliselt parandada võimet soojusülekannet tugevdada ja erinevad materjalid võivad muuta soojusülekandeteguri erinevaks; vahtmetallist teooria soojusülekande poorsus, pooride tihedus ja läbilaskvus pooride skaala on määrata soojusülekande peamised parameetrid tõhus; soojusülekande kiiruse parameetrid, rõhulangus, soojusülekandeteguri sidumise vooluhulk on peamine parameeter; parameetrid soojusülekande kiiruses, rõhulanguses, tahke aine voolus. Peamiste parameetrite soojusülekandeteguri sidumine on vaja kindlaks määrata, on soojusvaheti konstruktsiooni peamised näitajad.
(2) Päikesekollektorite rajatistes kasutatakse metallvahtu, kuna selles kõrge temperatuuri olukorras kasutatava metallvahu tõttu on soojuskiirguse efekt ilmne ja domineeriv. Soojusjuhtivuse ja kiirgussoojusülekande ühendusefekt kõrgetel temperatuuridel soojusülekandeprotsessis, samuti vahu metalli struktuuri eripära muudab metallivahu efektiivset soojusjuhtivust ja soojusülekande režiimi mõjutavad tegurid mitmekordseks. ja keeruline. Tavaliselt kasutatakse otsese neeldumisega päikesekollektoreid ja mahulisi päikesekollektoreid, milles neeldumiskollektor on metallivahu mõju päikeseenergia neeldumisele, metalli, vahu ja vedeliku vahel soojusülekanne mõjutab kaudselt päikeseenergia vastuvõtja jõudlust; mahuline kollektor on õhuvoolu ja päikeseenergia voolu kasutamine seadmesse, geomeetria ja metallvahu materjali konfiguratsioon on peamised tegurid.
(3)Metallvahtkasutatakse soojusenergia salvestusseadmetes tänu konstruktsiooni järjepidevusele ja soojusjuhtivuse kõrgele efektiivsusele, kasutades selle kõrget soojusjuhtivust, suurt poorsust ja suurt eripinda ning faasimuutusmaterjale, millel on suur soojussalvestusvõime, lihtne struktuur ja puudub vajadus. tarbida lisaenergiat jne, komposiitfaasimuutusmaterjalide koostise superpositsiooni eelised, parandada parafiini soojusülekannet, tugevdada faasimuutusmaterjalide soojusjuhtivust, vahtmetalli paranemise uurimine faasis vaheta materjali Vahtmetalli täiustamine faasimuutuse materjali paigutuses, poorsuse ja pooride skaala muutmine, materjalide valik jne komposiitsüsteemil faasimuutuse reaktsiooniaja, temperatuurijaotuse, soojuse salvestamise aja ja soojusülekande korral avaldab olulist mõju. seadmete konstruktsiooni järgnev optimeerimine, et saada teatav teoreetiline alus.