Karakteristikat e transferimit të nxehtësisë së shkumave metalike me qeliza të hapura

Shkuma metalike është një lloj materiali metalik i përbërë multifunksional që përmban një numër të caktuar, një madhësi të caktuar poresh dhe një porozitet të caktuar në matricën metalike. Metali i shkumëzuar ka karakteristika unike strukturore si sipërfaqja e madhe specifike, poroziteti i madh dhe densiteti i vogël, dhe ka karakteristika të përbërë shumëfunksionale si shpërndarja e nxehtësisë (qeliza e hapur), izolimi i nxehtësisë (qeliza e mbyllur), thithja e zërit dhe amortizimi i dridhjeve, peshë e lehtë , forcë specifike e lartë, mbrojtje elektromagnetike, etj., dhe është një lloj materiali strukturor dhe funksional që integron vetitë e termofizikë, mekanikë, akustikë dhe elektricitet.
Përshkumë metalike me qeliza të hapura, poroziteti i lartë dhe struktura rrjetë komplekse tredimensionale e bëjnë atë të ketë shpërndarje shumë të mirë të nxehtësisë dhe efikasitet të lartë të transferimit të nxehtësisë, e cila ka një perspektivë shumë të gjerë aplikimi në fushën e shkëmbyesve kompakt të nxehtësisë, ftohjes së pajisjes mikroelektronike etj. Për vetitë e transferimit të nxehtësisë së metalit shkumë me qeliza të hapura, statusi i tij i kërkimit është hetuar dhe analizuar nga fushat e aplikimit të shkëmbyesve kompakt të nxehtësisë.
Shkumë metalikepër shkëmbyesit kompakt të nxehtësisë
Vetitë e përmirësuara të transferimit të nxehtësisë së shkumës metalike janë njohur përgjithësisht. Kur gazi ose lëngu rrjedh nëpër vrima, nxehtësia transferohet dhe ndërrohet në formën e konvekcionit të detyruar midis shkumës metalike me një strukturë me qelizë të hapur dhe lëngut. Nga njëra anë, struktura komplekse rrjetë tre-dimensionale e shkumës metalike bën efektin jolinear të lëngut, dhe shkalla e turbulencës forcohet gjithashtu, duke promovuar kështu sipërfaqen e ngurtë në lëng në transferimin e lartë të nxehtësisë lokale; Nga ana tjetër, një sipërfaqe e madhe specifike prej metali shkumë është gjithashtu një arsye e rëndësishme që metali ka performancë të mirë të transferimit të nxehtësisë. Aktualisht, studimi i shkumës metalike për performancën kompakte të transferimit të shkëmbyesit të nxehtësisë përqendrohet kryesisht në transferimin e nxehtësisë së përmirësuar nga ajri dhe transferimin e përmirësuar të nxehtësisë nga ana e ftohësit.
Për vetitë e transferimit të nxehtësisë të përmirësuar nga ajri të shkumës metalike, shkuma metalike përdoret në vend të finave për shpërndarjen e nxehtësisë në aplikimet ku përdoren fins tradicionale, si p.sh. komponentët elektronikë ftohës, shkëmbyesit e nxehtësisë me pllaka dhe shkëmbyesit e nxehtësisë me fije. Në shkëmbyesit kompakt të nxehtësisë, vetitë e transferimit të nxehtësisë së rrjedhës aktualisht studiohen kryesisht për metalet e bakrit dhe shkumës së aluminit me dendësi pore përgjithësisht më të vogël se 40% dhe porozitete 70% ose më shumë.
Në një madhësi të caktuar pore, shpejtësia e transferimit të nxehtësisë rritet me rritjen e porozitetit dhe dominon. Nga ana tjetër, për një porozitet të caktuar, sa më i lartë të jetë densiteti i poreve, aq më i ulët është efikasiteti i transferimit të nxehtësisë, i cili mund të jetë për shkak të madhësisë tepër të madhe të poreve. Parametrat e strukturës së poreve të porozitetit, densitetit të poreve dhe diametrit të poreve janë faktorët kryesorë që ndikojnë në performancën e transferimit të nxehtësisë sëshkume metalike. Për aplikimin e shkumës metalike në komponentët elektronikë ftohës, efektet e porozitetit të shkumës metalike dhe diametrit të poreve në efektin e shpërndarjes së nxehtësisë u hetuan me eksperimente ortogonale. Rezultatet tregojnë se nën konvekcionin e detyruar, performanca e shpërndarjes së nxehtësisë së metalit shkumë lidhet me strukturën e poreve, në të cilën madhësia e poreve ka ndikimin më të madh.
Disa rezultate kërkimore tregojnë se megjithëse metali i shkumës ka një rol të fortë në rritjen e transferimit të nxehtësisë, rritja e rezistencës nuk është e papërfillshme së bashku me rritjen e performancës së shkëmbyesit të nxehtësisë. Efikasiteti i transferimit të nxehtësisë së metalit të shkumëzuar përmirësohet ndjeshëm me humbje më të vogla të presionit dhe humbja e presionit rritet me rritjen e densitetit të poreve. Rezultatet e studimit janë udhëzuese për projektimin dhe prodhimin e shkëmbyesve të nxehtësisë me peshë të lehtë dhe kompakte me efikasitet të lartë. U krye një studim eksperimental i këmbyesve të nxehtësisë nga metali shkumë dhe shkëmbyesve të nxehtësisë me fije të së njëjtës madhësi, dhe u zbulua se në të njëjtat kushte testimi, shkëmbyesi i nxehtësisë nga metali i shkumës ishte më pak efikas se shkëmbyesi i nxehtësisë me fund, dhe humbja e presionit dhe Koeficienti i fërkimit ishte më i lartë se ai i shkëmbyesit të nxehtësisë me fund. Metali poroz i shkumës ka një efekt të dukshëm forcues në transferimin konvektiv të nxehtësisë, dhe efekti forcues zvogëlohet me rritjen e numrit Reynolds; metali poroz i shkumës bën që rezistenca e rrjedhës së lëngut të rritet dukshëm, por shumëzimi i rritjes së rezistencës zvogëlohet me rritjen e numrit Reynolds. Mund të shihet forcimi gjithëpërfshirës i transferimit konvektiv të nxehtësisë dhe rritja e rënies së presionit në rrjedhën e dy aspekteve,metal poroz shkumëështë më i përshtatshëm për lëngun me raste rrjedhjeje më të vogla. Metali shkumë ka rolin e transferimit të nxehtësisë të përmirësuar nga ajri, por në të njëjtën kohë përmirëson performancën e transferimit të nxehtësisë, rezistenca gjithashtu u rrit, dhe performanca e përgjithshme është më e keqe se fins tradicionale. Hulumtimet tregojnë se metali i shkumës është i përshtatshëm për raste të rralla me rrjedhje të ulët. Prandaj, transferimi i nxehtësisë i zgjeruar nga ajri i shkumës metalike duhet të marrë parasysh rastet e aplikimit dhe nuk mund të kryejë verbërisht kërkimin alternativ tradicional të shpërndarjes së nxehtësisë së fineve.

Shkuma metalike mund të luajë gjithashtu një rol në rritjen e transferimit të nxehtësisë së ftohësit me ndryshimin e fazës. Rezultatet tregojnë se kur poroziteti është i sigurt, performanca e transferimit të nxehtësisë dyfishohet pasi densiteti i poreve zvogëlohet nga 20 në 40 PPI dhe madhësia e poreve zvogëlohet, për shkak të strukturës më të imët të qelizës me një sipërfaqe më të madhe dhe shqetësime më intensive. Me shpejtësi të lartë rrjedhjeje, koeficienti i transferimit të nxehtësisë së vlimit mban një rritje të qëndrueshme dhe të ngadaltë me rritjen e thatësisë. Me rritjen graduale të presionit të punës, fenomeni i transferimit të nxehtësisë së vlimit në thatësi të ulët është i ngjashëm me vlimin e tokës, d.m.th., transferimi i nxehtësisë intensifikohet me rritjen e presionit, por rritja e presionit në një masë të caktuar luan një rol përkeqësues në vlimin. transferimi i nxehtësisë. Koeficienti i transferimit të nxehtësisë së tubave me shkumë bakri është rreth tre herë më i lartë se ai i tubave të lehta. Në rastin e ftohësit të pastër, prania e metalit shkumë rrit rrjedhën e transferimit të nxehtësisë në valë dhe koeficienti i transferimit të nxehtësisë rritet deri në 185%. Në rastin e kushteve që përmbajnë vaj, efekti i shkumës metalike për të forcuar transferimin e nxehtësisë dobësohet; në të njëjtat kushte, krahasuar me metalin shkumë 5PPI, metali i shkumës 10PPI mund të rrisë koeficientin e transferimit të nxehtësisë deri në 0,6 herë dhe madhësia më e vogël e poreve mund të përmirësojë koeficientin e transferimit të nxehtësisë së valës.
Efektet e shpejtësisë së rrjedhës së masës dhe tharjes së lëngut dyfazor në rënien e presionit të kondensimit të rrjedhës dhe koeficientin e transferimit të nxehtësisë u analizuan në mënyrë gjithëpërfshirëse. Rezultatet tregojnë se rënia e presionit të tubit prej shkume metalike unazore të mbushur me mur të brendshëm është shumë më i madh se ai i tubit të dritës dhe rënia e presionit rritet me shpejtësi dhe në mënyrë jolineare me rritjen e shkallës së rrjedhës së masës dhe tharjes. Koeficienti i transferimit të nxehtësisë së kondensimit të tubit unazor metalik me shkumë të mbushur me mur të brendshëm është më i madh se ai i tubit të dritës, dhe koeficienti i transferimit të nxehtësisë rritet me rritjen e shkallës së rrjedhës së masës dhe tharjes, dhe koeficienti i transferimit të nxehtësisë së kondensimit të rrjedhës së këtij lloji. i tubave të përforcuar është rreth dy herë më i madh se ai i tubit të dritës. Për shkak se efekti i tij kapilar është i dukshëm, densiteti i poreve të tubit të përforcuar 130PPI është efekti më i mirë, për tubin e dritës 3.06 herë, tubi 40PPI është kryesisht i ngjashëm me strukturën e tubit me shirita të ulët si një mjet forcimi.
Në shkëmbyesin kompakt të nxehtësisë,shkumë metalikemund të përdoret plotësisht për të forcuar rolin e transferimit të nxehtësisë, por studimi tregoi se karakteristikat e rezistencës së rritjes së metalit shkumë janë gjithashtu shumë domethënëse, nevoja për performancë gjithëpërfshirëse për të vlerësuar aplikimin e metalit shkumë në shkëmbyesin kompakt të nxehtësisë. Përveç kësaj, në prani të lubrifikantëve që përmbajnë vaj, metalet e shkumës mund të çojnë në përkeqësim të transferimit të nxehtësisë dhe transferimi i zgjeruar i nxehtësisë i shkumave metalike për transferimin e nxehtësisë së ndryshimit të fazës së ftohësve duhet të merret parasysh në dritën e efekteve të lubrifikantëve.