وبلاگ محصول
بررسی ویژگیهای انتقال حرارت فوم فلزی و کاربرد آن در صنعت تهویه مطبوع
تقاضای انرژی در جهان با نرخی حدود ۱.۳ درصد در سال در حال افزایش است و صرفهجویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای یکی از استراتژیهای مهم توسعهای کشور است، بنابراین تجهیزات صرفهجویی در مصرف انرژی در حوزه کاربردهای انرژی (تبدیل گرما، ذخیرهسازی گرما و استفاده از گرما) توجه زیادی را به خود جلب میکند.
فوم فلزییک فناوری پردازش مواد است که توسط دانشمند آمریکایی سوسنیک در سال ۱۹۴۸ پیشنهاد شد، نوعی منافذ تشکیل شده توسطفلزاسکلت رباط مانند و واحدهای منفذدار که با سلولهای باز به هم متصل شدهاند، هر سلول باز (منافذ) شامل ۱۲ تا ۱۴ سطح پنج ضلعی یا شش ضلعی است، مادهای کهآلومینیوم، فولاد، نیکل، مس، سرامیک و آلیاژهای فلزی، که ویژگیهای عالی فلز فاز پیوسته و ویژگیهای منافذ فاز گسسته را دارد.
فلزفومs با پارامترهای کلیدی زیر مشخص میشوند:
۱. قطر منافذ، قطر متوسط دهانهها است و از ۰.۱ تا ۱۰ میلیمتر متغیر است؛
۲. قطر اسکلت، قطر متوسط اسکلت فلزی است؛
۳. چگالی منافذ، تعداد منافذ در هر اینچ است و به اندازه سلول، اندازه منافذ و اندازه دندهها مربوط میشود.
۴. تخلخل ε کسر حجمی منافذ به دست آمده از اندازهگیریهای جرم و حجم نمونه است که از ۸۰٪ تا ۹۹٪ متغیر است و میتواند بر اساس نفوذپذیر بودن یا نبودن منافذ به منافذ باز و بسته طبقهبندی شود.
با توجه به ویژگیهای جریان سیال و تبادل حرارت، کاربرد در حوزه انرژی عمدتاً از نوع منافذ باز است که دارای ساختار منافذ سهبعدی پیوسته و بدون مانع در داخل است و منافذی بین اسکلت جامد وجود دارد و سیال میتواند در داخل منافذ جریان یابد، با تخلخل ε>80٪، مساحت سطح ویژه بزرگ (1000 تا 5000 متر مربع بر متر مکعب)، رسانایی حرارتی بالا و عملکرد خوب تبادل حرارت که بیشتر در مبدل حرارتی، خنککنندههای الکترونیکی و پیل سوختی استفاده میشود. در تأسیسات انرژی، در مبدلهای حرارتی با فلز فوم تعبیهشده، کلکتورهای خورشیدی، گیرندههای خورشیدی، انبارههای حرارتی و غیره استفاده میشود.
با توجه به ویژگیهای ساختاری و ویژگیهای فیزیکی فوم فلزی، کاربرد کاربردی فوم فلزی در زمینه HVAC را به ترتیب از انتقال حرارت، جمعآوری گرما، ذخیرهسازی گرما، ۳ جنبه از کاربردهای اصلی و ویژگیهای مطالعه بررسی کنید، یافتههای اصلی به شرح زیر است:
(1) مبدل حرارتی تعبیه شده در فوم فلزی، یک مبدل حرارتی فشرده با راندمان بالا است که میتواند ضریب انتقال حرارت همرفتی را 3 تا 9 برابر افزایش دهد؛ مواد مختلف (مس، آلومینیوم، نیکل) میتواند به طور قابل توجهی توانایی تقویت انتقال حرارت را بهبود بخشد و مواد مختلف میتوانند ضریب انتقال حرارت را متفاوت کنند؛ در نظریه انتقال حرارت، تخلخل، چگالی منافذ و نفوذپذیری مقیاس منافذ، پارامترهای اصلی مؤثر در تعیین انتقال حرارت فلز فوم هستند؛ پارامترهای نرخ انتقال حرارت، افت فشار و جریان کوپلینگ ضریب انتقال حرارت پارامترهای اصلی هستند؛ پارامترهای نرخ انتقال حرارت، افت فشار و جریان جامد کوپلینگ ضریب انتقال حرارت پارامترهای اصلی هستند که باید تعیین شوند، طراحی مبدل حرارتی پارامترهای شاخص اصلی هستند.
(2) فوم فلزی در تأسیسات کلکتور خورشیدی استفاده میشود، به دلیل فوم فلزی مورد استفاده در این شرایط دمای بالا، اثر تابش گرما آشکار و غالب است. اثر جفت شدن انتقال حرارت هدایتی و تابشی در دماهای بالا در فرآیند انتقال حرارت، و همچنین ویژگی ساختار فوم فلزی، عوامل مؤثر بر رسانایی حرارتی مؤثر فوم فلزی و حالت انتقال حرارت را متعدد و پیچیده میکند. معمولاً از کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم و کلکتورهای خورشیدی حجمی استفاده میشود که در آنها کلکتور جذبی تأثیر فوم فلزی بر جذب انرژی خورشیدی غالب است، انتقال حرارت بین فلز، فوم و سیال به طور غیرمستقیم بر عملکرد گیرنده انرژی خورشیدی تأثیر میگذارد. کلکتور حجمی استفاده از جریان هوا و جریان انرژی خورشیدی به داخل دستگاه است، هندسه و پیکربندی مواد فوم فلزی عوامل اصلی را تشکیل میدهند.
(3)فوم فلزیبه دلیل پیوستگی ساختار و راندمان بالای رسانایی حرارتی، با استفاده از رسانایی حرارتی بالا، تخلخل بالا و سطح ویژه بالا، و مواد تغییر فاز با ظرفیت ذخیرهسازی حرارتی بالا، ساختار ساده و عدم نیاز به مصرف انرژی اضافی و غیره، در دستگاههای ذخیرهسازی انرژی حرارتی استفاده میشود. مزایای ترکیب مواد تغییر فاز کامپوزیتی، افزایش انتقال حرارت پارافین، تقویت رسانایی حرارتی مواد تغییر فاز، مطالعه بهبود فلز فوم در ماده تغییر فاز، بهبود آرایش فلز فوم در ماده تغییر فاز، تغییر تخلخل و مقیاس منافذ، انتخاب مواد و غیره در سیستم کامپوزیتی، زمان پاسخ تغییر فاز، توزیع دما، زمان ذخیرهسازی گرما و انتقال حرارت تأثیر مهمی در بهینهسازی بعدی طراحی تجهیزات برای ارائه یک مبنای نظری خاص دارد.
