Exploración de las características de transferencia de calor de la espuma metálica y su aplicación en la industria HVAC

La demanda mundial de energía está creciendo a una tasa de aproximadamente 1,3% por año, y la conservación de energía y la reducción de emisiones es una de las estrategias de desarrollo importantes del país, por lo que los equipos de ahorro de energía en el campo de las aplicaciones energéticas (conversión de calor, almacenamiento de calor y utilización del calor) están atrayendo mucha atención.

Espuma metálicaEs una tecnología de procesamiento de materiales propuesta por el científico estadounidense Sosnick en 1948, una especie de poro formado por laMetalEsqueleto de tipo ligamento y unidades de poros interconectados con células abiertas, cada célula abierta (poro) incluye 12~14 superficies pentagonales o hexagonales, el material aaluminio, acero, níquel, cobre, cerámica y aleaciones metálicas, que tienen las excelentes características tanto del metal en fase continua como las características de los poros en fase discreta.
MetalEspumaLos s se caracterizan por los siguientes parámetros clave:
1. El diámetro del poro es el diámetro medio de las aberturas y varía de 0,1 a 10 mm;
2. El diámetro del esqueleto es el diámetro promedio del esqueleto metálico;
3. La densidad de poros es el número de poros por pulgada y está relacionada con el tamaño de la celda, el tamaño de los poros y el tamaño de las nervaduras;
4. La porosidad ε es la fracción de volumen de poros obtenida a partir de mediciones de masa y volumen de la muestra, que varía del 80% al 99%, y se puede clasificar en poros abiertos y cerrados según si los poros son permeables o no.
Debido a las características del flujo de fluidos y el intercambio de calor, su aplicación en el campo energético se centra principalmente en el tipo de poro abierto, que presenta una estructura porosa tridimensional continua y sin obstrucciones en su interior. Existen poros entre el esqueleto sólido, por los cuales el fluido puede fluir. Presenta una porosidad ε > 80 %, una gran superficie específica (1000-5000 m²/m³), una alta conductividad térmica y un buen rendimiento de intercambio de calor. Se utiliza principalmente en intercambiadores de calor, sistemas de refrigeración de dispositivos electrónicos y pilas de combustible. En instalaciones energéticas, se utiliza en intercambiadores de calor con metal de espuma integrado, colectores solares, receptores solares, acumuladores de calor, etc.
De acuerdo con las características estructurales y las características físicas de la espuma metálica, investigue la aplicación funcionalizada de la espuma metálica en el campo de HVAC, respectivamente, desde la transferencia de calor, la recolección de calor, el almacenamiento de calor 3 aspectos de sus principales aplicaciones y características del estudio, los principales hallazgos son como sigue:
(1) El intercambiador de calor incrustado en la espuma metálica es un intercambiador de calor compacto de alta eficiencia, que puede aumentar el coeficiente de transferencia de calor convectivo de 3 a 9 veces; diferentes materiales (cobre, aluminio, níquel) puede mejorar significativamente la capacidad de fortalecer la transferencia de calor, y diferentes materiales pueden hacer que el coeficiente de transferencia de calor sea diferente; el metal de espuma en la teoría de la transferencia de calor en la porosidad, la densidad de poros y la permeabilidad de la escala de poros es determinar la transferencia de calor de los principales parámetros de la efectiva; los parámetros en la tasa de transferencia de calor, la caída de presión, el flujo del acoplamiento del coeficiente de transferencia de calor es el parámetro principal; parámetros en la tasa de transferencia de calor, caída de presión, flujo del sólido El acoplamiento del coeficiente de transferencia de calor de los principales parámetros que deben determinarse es el diseño del intercambiador de calor son los principales parámetros indicadores.
(2) La espuma metálica se utiliza en instalaciones de colectores solares. Debido a su uso en condiciones de alta temperatura, el efecto de la radiación térmica es evidente y dominante. El efecto de acoplamiento de la conducción y la transferencia de calor por radiación a altas temperaturas, así como la especificidad de su estructura, hacen que los factores que afectan a su conductividad térmica efectiva y al modo de transferencia de calor sean múltiples y complejos. Los colectores solares de absorción directa y los volumétricos son los más utilizados. En el colector de absorción, la influencia de la espuma metálica en la absorción de energía solar es dominante. La transferencia de calor entre el metal, la espuma y el fluido afecta indirectamente al rendimiento del receptor de energía solar. El colector volumétrico aprovecha el flujo de aire y el flujo de energía solar para introducirse en el dispositivo. La geometría y la configuración del material de la espuma metálica son los factores principales.
(3)Espuma metálicase utiliza en dispositivos de almacenamiento de energía térmica debido a la continuidad de la estructura y alta eficiencia de conductividad térmica, utilizando su alta conductividad térmica, alta porosidad y alta área de superficie específica, y materiales de cambio de fase con gran capacidad de almacenamiento de calor, estructura simple y sin necesidad de consumir energía adicional, etc., las ventajas de la superposición de la composición de materiales compuestos de cambio de fase, mejoran la transferencia de calor de la parafina, fortalecen la conductividad térmica de los materiales de cambio de fase, el estudio de la mejora del metal de espuma en el material de cambio de fase Mejora del metal de espuma en la disposición del material de cambio de fase, cambia la porosidad y la escala de poros, la selección de materiales, etc. en el sistema compuesto del tiempo de respuesta de cambio de fase, la distribución de temperatura, el tiempo de almacenamiento de calor y la transferencia de calor tienen un impacto importante en la optimización posterior del diseño del equipo para proporcionar una cierta base teórica.