Eksplorasi Karakteristik Perpindahan Panas dari Busa Logam dan Aplikasinya dalam Industri HVAC

Permintaan energi dunia tumbuh pada tingkat sekitar 1,3% per tahun, dan konservasi energi serta pengurangan emisi merupakan salah satu strategi pembangunan penting negara ini, sehingga peralatan hemat energi di bidang aplikasi energi (konversi panas, penyimpanan panas, dan pemanfaatan panas) menarik banyak perhatian.

Busa logamadalah teknologi pemrosesan material yang diusulkan oleh ilmuwan Amerika Sosnick pada tahun 1948, sejenis pori yang dibentuk olehLogamrangka tipe ligamen dan unit pori saling berhubungan dengan sel terbuka, setiap sel terbuka (pori) mencakup 12~14 permukaan pentagonal atau heksagonal, bahan untukaluminium, baja, nikel, tembaga, keramik, dan paduan logam, yang memiliki karakteristik unggul baik dari logam fase kontinyu maupun karakteristik pori fase diskrit.
LogamBusas dicirikan oleh parameter kunci berikut:
1. Diameter pori adalah diameter rata-rata bukaan dan berkisar antara 0,1 hingga 10 mm;
2. Diameter rangka adalah diameter rata-rata rangka logam;
3. Kepadatan pori adalah jumlah pori per inci dan terkait dengan ukuran sel, ukuran pori, dan ukuran rusuk;
4. Porositas ε merupakan fraksi volume pori yang diperoleh dari hasil pengukuran massa dan volume sampel, berkisar antara 80% sampai dengan 99%, dan dapat dikategorikan menjadi pori terbuka dan pori tertutup berdasarkan sifat permeabel atau tidaknya pori tersebut.
Karena karakteristik aliran fluida dan pertukaran panas, aplikasi di bidang energi sebagian besar adalah tipe pori terbuka, yang memiliki struktur pori tiga dimensi yang kontinu dan tidak terhalang di dalamnya, dan terdapat pori-pori di antara kerangka padat, dan fluida dapat mengalir di dalam pori-pori, dengan porositas ε>80%, luas permukaan spesifik yang besar (1000~5000 m2/m3), konduktivitas termal yang besar, dan kinerja pertukaran panas yang baik, yang sebagian besar digunakan dalam penukar panas, pendinginan elektronik, dan sel bahan bakar. Dalam fasilitas energi digunakan dalam penukar panas dengan logam busa tertanam, kolektor surya, penerima surya, akumulator panas, dan sebagainya.
Berdasarkan karakteristik struktural dan ciri fisik busa logam, menyelidiki aplikasi fungsional busa logam di bidang HVAC, masing-masing, dari perpindahan panas, pengumpulan panas, penyimpanan panas 3 aspek aplikasi utama dan karakteristik penelitian, temuan utama adalah sebagai berikut:
(1) penukar panas yang tertanam dalam busa logam adalah penukar panas kompak yang sangat efisien, yang dapat meningkatkan koefisien perpindahan panas konvektif hingga 3 ~ 9 kali; bahan yang berbeda (tembaga, aluminium, nikel) dapat meningkatkan kemampuan untuk memperkuat perpindahan panas secara signifikan, dan bahan yang berbeda dapat membuat koefisien perpindahan panas berbeda; logam busa dalam teori perpindahan panas dalam porositas, kepadatan pori, dan permeabilitas skala pori adalah untuk menentukan perpindahan panas dari parameter utama yang efektif; parameter dalam laju perpindahan panas, penurunan tekanan, aliran kopling koefisien perpindahan panas adalah parameter utama; parameter dalam laju perpindahan panas, penurunan tekanan, aliran Kopling padat koefisien perpindahan panas dari parameter utama perlu ditentukan, adalah desain penukar panas adalah parameter indikator utama.
(2) Busa logam digunakan dalam fasilitas kolektor surya, karena busa logam digunakan dalam situasi suhu tinggi ini, efek radiasi panas terlihat jelas dan dominan. Efek kopling konduksi panas dan perpindahan panas radiasi pada suhu tinggi dalam proses perpindahan panas, serta spesifisitas struktur busa logam, membuat faktor-faktor yang mempengaruhi konduktivitas termal efektif busa logam dan mode perpindahan panas menjadi banyak dan kompleks. Yang umum digunakan adalah kolektor surya penyerapan langsung dan kolektor surya volumetrik, di mana kolektor penyerapan adalah pengaruh busa logam pada penyerapan energi matahari yang dominan, antara logam, busa dan perpindahan panas fluida secara tidak langsung mempengaruhi kinerja penerima energi matahari; kolektor volumetrik adalah penggunaan aliran udara dan aliran energi matahari ke dalam perangkat, geometri dan konfigurasi material busa logam menempati faktor utama.
(3)Busa logamdigunakan dalam perangkat penyimpanan energi termal karena kontinuitas struktur dan efisiensi tinggi konduktivitas termal, menggunakan konduktivitas termal yang tinggi, porositas tinggi dan luas permukaan spesifik yang tinggi, dan bahan perubahan fase dengan kapasitas penyimpanan panas yang besar, struktur sederhana dan tidak perlu mengonsumsi energi tambahan, dll., keuntungan dari superposisi komposisi bahan perubahan fase komposit, meningkatkan perpindahan panas parafin, memperkuat konduktivitas termal bahan perubahan fase, studi tentang peningkatan logam busa dalam bahan perubahan fase Peningkatan logam busa dalam pengaturan bahan perubahan fase, mengubah porositas dan skala pori, pemilihan bahan, dll. pada sistem komposit waktu respons perubahan fase, distribusi suhu, waktu penyimpanan panas dan perpindahan panas memiliki dampak penting pada pengoptimalan desain peralatan berikutnya untuk memberikan dasar teoritis tertentu.