Уласцівасці цеплаперадачы металічных пен з адкрытымі ячэйкамі

Пенапласт - гэта шматфункцыянальны кампазітны металічны матэрыял, які змяшчае пэўную колькасць, пэўны памер пор і пэўную сітаватасць у металічнай матрыцы. Пенапласт мае унікальныя структурныя характарыстыкі, такія як вялікая ўдзельная плошча паверхні, вялікая сітаватасць і малая шчыльнасць, а таксама шматфункцыянальныя кампазітныя характарыстыкі, такія як цеплаадвод (з адкрытай ячэйкай), цеплаізаляцыя (з закрытай ячэйкай), гукапаглынанне і гашэнне вібрацыі, лёгкі , высокая ўдзельная трываласць, электрамагнітнае экранаванне і г.д., і гэта свайго роду структурны і функцыянальны матэрыял, які аб'ядноўвае ўласцівасці цеплафізікі, механікі, акустыкі і эл.
Дляметалічная пена з адкрытымі порамі, высокая сітаватасць і складаная трохмерная структура сеткі робяць яго вельмі добрым цеплаадводам і высокай эфектыўнасцю цеплаперадачы, што мае вельмі шырокія перспектывы прымянення ў галіне кампактных цеплаабменнікаў, астуджэння мікраэлектронных прылад і гэтак далей. Уласцівасці цеплаперадачы пенапласту з адкрытымі ячэйкамі даследуюцца і аналізуюцца з абласцей прымянення кампактных цеплаабменнікаў.
Пенапласт металічныдля кампактных цеплаабменнікаў
Палепшаныя ўласцівасці цеплаперадачы металічнай пены былі агульнапрызнаныя. Калі газ або вадкасць цячэ праз адтуліны, цяпло перадаецца і абменьваецца ў выглядзе вымушанай канвекцыі паміж пенапластам металу з адкрытай ячэістай структурай і вадкасцю. З аднаго боку, складаная трохмерная сеткаватая структура металічнай пены робіць нелінейны эфект вадкасці, і ступень турбулентнасці таксама ўзмацняецца, такім чынам спрыяючы цвёрдай паверхні да вадкасці ў высокай лакальнай цеплааддачы; з іншага боку, вялікая ўдзельная паверхня пенапласту таксама з'яўляецца важнай прычынай таго, што метал мае добрую цеплааддачу. У цяперашні час даследаванне прадукцыйнасці перадачы металічнай пены для кампактнага цеплаабменніка ў асноўным засяроджваецца на палепшанай цеплааддачы з боку паветра і з боку холадагенту.
Для паляпшэння цеплаперадачы металічнай пены на баку паветра металічная пена выкарыстоўваецца замест рэбраў для адводу цяпла ў прылажэннях, дзе выкарыстоўваюцца традыцыйныя рэбры, такіх як астуджэнне электронных кампанентаў, пласціністыя цеплаабменнікі і рабрыстыя цеплаабменнікі. У кампактных цеплаабменніках уласцівасці цеплаперадачы патоку ў цяперашні час вывучаюцца ў асноўным для пенаметалаў медзі і алюмінія са шчыльнасцю пор звычайна меншай за 40 % і сітаватасцю 70 % і больш.
Пры пэўным памеры пор хуткасць цеплааддачы павялічваецца з павелічэннем сітаватасці і дамінуе. З іншага боку, для пэўнай сітаватасці, чым вышэй шчыльнасць пор, тым ніжэй эфектыўнасць цеплааддачы, што можа быць звязана з празмерна вялікім памерам пор. Параметры структуры пор - сітаватасць, шчыльнасць пор і дыяметр пор - асноўныя фактары, якія ўплываюць на прадукцыйнасць цеплаперадачыметалічныя пены. Для прымянення металічнай пены ў астуджэнні электронных кампанентаў уплыў сітаватасці металічнай пены і дыяметра пор на эфект рассейвання цяпла даследаваўся з дапамогай артаганальных эксперыментаў. Вынікі паказваюць, што пры прымусовай канвекцыі характарыстыкі рассейвання цяпла пенапластам звязаны са структурай пор, на якую памер пор мае найбольшы ўплыў.
Некаторыя вынікі даследаванняў паказваюць, што, хоць пенапласт мае важную ролю ў павышэнні цеплааддачы, рост супраціву не занядбаны разам з ростам прадукцыйнасці цеплаабменніка. Эфектыўнасць цеплаперадачы пенапласту значна паляпшаецца пры меншых стратах ціску, а страты ціску павялічваюцца з павелічэннем шчыльнасці пор. Вынікі даследавання з'яўляюцца павучальнымі для распрацоўкі і вырабу лёгкіх і кампактных высокаэфектыўных цеплаабменнікаў. Было праведзена эксперыментальнае даследаванне пенапластавых цеплаабменнікаў і рабрыстых цеплаабменнікаў аднолькавага памеру, і было ўстаноўлена, што пры аднолькавых умовах выпрабаванняў пенапластавы цеплаабменнік быў менш эфектыўным, чым рабрыстыя цеплаабменнікі, і страты ціску і каэфіцыент трэння быў вышэй, чым у рабрыстага цеплаабменніка. Кіпры пенапласт аказвае відавочнае ўзмацняльнае ўздзеянне на канвектыўны цеплаабмен, і ўмацоўваючы эфект памяншаецца з павелічэннем ліку Рэйнальдса; поры пенапласт відавочна павялічвае супраціў цячэнню вадкасці, але кратнасць павелічэння супраціву памяншаецца з павелічэннем ліку Рэйнальдса. Відаць усебаковае ўзмацненне канвектыўнага цеплаабмену і павелічэнне перападу ціску ў патоку двух аспектаў,порысты пенапластбольш падыходзіць для вадкасці з меншай хуткасцю патоку. Пенапласт выконвае ролю ўзмацнення цеплааддачы з боку паветра, але ў той жа час павышэнне прадукцыйнасці цеплаперадачы, супраціўленне таксама павялічваецца, а агульная прадукцыйнасць горшая, чым у традыцыйных плаўнікоў. Даследаванні паказваюць, што пенапласт падыходзіць для рэдкіх выпадкаў нізкага расходу. Такім чынам, успенены метал з боку паветра з палепшанай цеплааддачай павінен разглядаць выпадкі прымянення і не можа ўсляпую праводзіць традыцыйныя альтэрнатыўныя даследаванні цеплавыдзялення плаўнікоў.

Металічная пена таксама можа гуляць пэўную ролю ў павышэнні цеплааддачы холадагенту шляхам змены фазы. Вынікі паказваюць, што калі сітаватасць пэўная, прадукцыйнасць цеплааддачы павялічваецца ўдвая, калі шчыльнасць пор памяншаецца з 20 да 40 PPI, а памер пор памяншаецца з-за больш тонкай ячэістай структуры з большай плошчай паверхні і больш інтэнсіўным абурэньнем. Пры высокіх хуткасцях патоку каэфіцыент цеплааддачы пры кіпенні падтрымлівае ўстойлівы і павольны рост з павелічэннем сухасці. Пры паступовым павышэнні працоўнага ціску з'ява цеплааддачы пры кіпенні пры нізкай сухасці падобная да кіпення ў грунце, г.зн. цеплааддача ўзмацняецца з павелічэннем ціску, але павышэнне ціску ў пэўнай ступені гуляе пагаршальную ролю ў кіпенні цеплаабмен. Каэфіцыент цеплааддачы медных пенапластавых трубак прыкладна ў тры разы вышэйшы, чым у лёгкіх. У выпадку чыстага холадагенту прысутнасць пенапласту ўзмацняе паток цеплааддачы пры кіпенні, і каэфіцыент цеплааддачы павялічваецца да 185%. У выпадку маслазмяшчальных умоў дзеянне металічнай пены для ўзмацнення цеплааддачы саслабляецца; пры тых жа ўмовах, у параўнанні з пенапластам 5 PPI, пенапласт 10 PPI можа павялічыць каэфіцыент цеплааддачы да 0,6 разы, а меншы памер пор можа палепшыць каэфіцыент цеплааддачы пры кіпенні патоку.
Уплыў масавага расходу і сухасці двухфазнай вадкасці на перапад ціску кандэнсацыі патоку і каэфіцыент цеплааддачы былі ўсебакова прааналізаваны. Вынікі паказваюць, што падзенне ціску запоўненай унутранай сценкай кальцавой металічнай пенапластавай трубкі значна большае, чым у лёгкай трубкі, і падзенне ціску хутка і нелінейна павялічваецца з павелічэннем масавага расходу і сухасці. Каэфіцыент цеплааддачы кандэнсацыі кальцавой металічнай пенапластавай трубы з унутранай сценкай большы, чым у лёгкай трубкі, і каэфіцыент цеплааддачы павялічваецца з павелічэннем масавага расходу і сухасці, а таксама каэфіцыент цеплааддачы кандэнсацыі патоку гэтага тыпу армаваных трубак прыкладна ўдвая больш, чым у лямпачак. Паколькі яго капілярны эфект відавочны, шчыльнасць пор армаванай трубкі 130PPI з'яўляецца найлепшым эфектам, для светлавой трубкі ў 3,06 раза, трубка 40PPI ў асноўным падобная на структуру нізкарабрыстай трубкі ў якасці сродку ўмацавання.
У кампактным цеплаабменніку,металічная пенаможа быць цалкам выкарыстаны для ўзмацнення ролі цеплаабмену, але даследаванне паказала, што характарыстыкі супраціву росту пенапласту таксама вельмі значныя, неабходнасць комплекснай прадукцыйнасці для ацэнкі прымянення пенапласту ў кампактным цеплаабменніку. Акрамя таго, у прысутнасці змазачных матэрыялаў, якія змяшчаюць алей, успененыя металы могуць прывесці да пагаршэння цеплааддачы, і ўзмоцненую цеплааддачу ўспененых металаў для фазавай цеплаперадачы холадагентаў неабходна разглядаць у святле ўздзеяння змазачных матэрыялаў.