Exploração das características de transferência de calor da espuma metálica e sua aplicação na indústria de HVAC

A demanda mundial por energia está crescendo a uma taxa de cerca de 1,3% ao ano, e a conservação de energia e a redução de emissões são uma das estratégias importantes de desenvolvimento do país, por isso equipamentos de economia de energia no campo de aplicações de energia (conversão de calor, armazenamento de calor e utilização de calor) estão atraindo muita atenção.

Espuma de metalé uma tecnologia de processamento de materiais proposta pelo cientista americano Sosnick em 1948, uma espécie de poro formado pelaMetalesqueleto do tipo ligamento e unidades de poros interconectadas com células abertas, cada célula aberta (poro) inclui 12 a 14 superfícies pentagonais ou hexagonais, o material paraalumínio, aço, níquel, cobre, cerâmica e ligas metálicas, que apresentam excelentes características tanto do metal de fase contínua quanto das características dos poros de fase discreta.
MetalEspumas são caracterizados pelos seguintes parâmetros principais:
1. O diâmetro dos poros é o diâmetro médio das aberturas e varia de 0,1 a 10 mm;
2. O diâmetro do esqueleto é o diâmetro médio do esqueleto metálico;
3. A densidade dos poros é o número de poros por polegada e está relacionada ao tamanho da célula, ao tamanho dos poros e ao tamanho das nervuras;
4. A porosidade ε é a fração volumétrica dos poros obtida a partir de medições de massa e volume da amostra, variando de 80% a 99%, e pode ser categorizada em poros abertos e fechados, conforme os poros sejam permeáveis ​​ou não.
Devido às características do fluxo de fluidos e da troca de calor, a aplicação no campo energético é predominantemente do tipo poro aberto, que possui uma estrutura interna de poros tridimensionais contínua e desobstruída, com poros entre o esqueleto sólido, permitindo que o fluido flua dentro dos poros. Possui porosidade ε>80%, grande área superficial específica (1000~5000 m²/m³), alta condutividade térmica e bom desempenho de troca de calor, sendo utilizado principalmente em trocadores de calor, resfriamento eletrônico e células de combustível. Em instalações de energia, é utilizado em trocadores de calor com espuma metálica incorporada, coletores solares, receptores solares, acumuladores de calor, etc.
De acordo com as características estruturais e físicas da espuma metálica, investigue a aplicação funcionalizada da espuma metálica no campo de HVAC, respectivamente, da transferência de calor, coleta de calor, armazenamento de calor 3 aspectos de suas principais aplicações e características do estudo, as principais descobertas são as seguintes:
(1) o trocador de calor embutido na espuma metálica é um trocador de calor compacto altamente eficiente, que pode aumentar o coeficiente de transferência de calor convectivo em 3 a 9 vezes; materiais diferentes (cobre, alumínio, níquel) pode melhorar significativamente a capacidade de fortalecer a transferência de calor, e diferentes materiais podem fazer com que o coeficiente de transferência de calor seja diferente; o metal de espuma na teoria da transferência de calor na porosidade, densidade de poros e permeabilidade da escala de poros é determinar a transferência de calor dos principais parâmetros do efetivo; os parâmetros na taxa de transferência de calor, a queda de pressão, o fluxo do acoplamento do coeficiente de transferência de calor é o parâmetro principal; parâmetros na taxa de transferência de calor, queda de pressão, fluxo do acoplamento sólido do coeficiente de transferência de calor dos principais parâmetros precisam ser determinados, é o projeto do trocador de calor é o principal parâmetro indicador.
(2) A espuma metálica é usada em instalações de coletores solares, devido à espuma metálica usada nesta situação de alta temperatura, o efeito da radiação térmica é óbvio e dominante. O efeito de acoplamento da condução de calor e da transferência de calor por radiação em altas temperaturas no processo de transferência de calor, bem como a especificidade da estrutura da espuma metálica, torna os fatores que afetam a condutividade térmica efetiva da espuma metálica e o modo de transferência de calor múltiplos e complexos. Comumente usados ​​são coletores solares de absorção direta e coletores solares volumétricos, nos quais o coletor de absorção é a influência da espuma metálica na absorção de energia solar é dominante, entre o metal, a espuma e a transferência de calor do fluido afeta indiretamente o desempenho do receptor de energia solar; o coletor volumétrico é o uso do fluxo de ar e do fluxo de energia solar no dispositivo, a geometria e a configuração do material da espuma metálica ocupam os principais fatores.
(3)Espuma de metalé usado em dispositivos de armazenamento de energia térmica devido à continuidade da estrutura e alta eficiência de condutividade térmica, usando sua alta condutividade térmica, alta porosidade e alta área de superfície específica e materiais de mudança de fase com grande capacidade de armazenamento de calor, estrutura simples e sem necessidade de consumir energia adicional, etc., as vantagens da superposição da composição de materiais de mudança de fase compostos, aumentam a transferência de calor da parafina, fortalecem a condutividade térmica dos materiais de mudança de fase, o estudo da melhoria do metal de espuma no material de mudança de fase Melhoria do metal de espuma no arranjo do material de mudança de fase, altera a porosidade e a escala de poros, seleção de materiais, etc. no sistema composto do tempo de resposta de mudança de fase, distribuição de temperatura, tempo de armazenamento de calor e transferência de calor tem um impacto importante na otimização subsequente do projeto do equipamento para fornecer uma certa base teórica.