Exploration des caractéristiques de transfert de chaleur de la mousse métallique et de son application dans l'industrie CVC

La demande mondiale en énergie augmente à un rythme d'environ 1,3 % par an, et la conservation de l'énergie et la réduction des émissions sont l'une des stratégies de développement importantes du pays. Par conséquent, les équipements d'économie d'énergie dans le domaine des applications énergétiques (conversion de chaleur, stockage de chaleur et utilisation de la chaleur) attirent beaucoup d'attention.

mousse métalliqueest une technologie de traitement des matériaux proposée par le scientifique américain Sosnick en 1948, une sorte de pore formé par leMétalsquelette de type ligament et unités de pores interconnectées avec des cellules ouvertes, chaque cellule ouverte (pore) comprend 12 à 14 surfaces pentagonales ou hexagonales, le matériau àaluminium, acier, nickel, cuivre, céramique et alliages métalliques, qui présentent les excellentes caractéristiques du métal en phase continue et les caractéristiques des pores en phase discrète.
MétalMousses sont caractérisés par les paramètres clés suivants :
1. Le diamètre des pores est le diamètre moyen des ouvertures et varie de 0,1 à 10 mm ;
2. Le diamètre du squelette est le diamètre moyen du squelette métallique ;
3. La densité des pores est le nombre de pores par pouce et est liée à la taille des cellules, à la taille des pores et à la taille des nervures ;
4. La porosité ε est la fraction volumique des pores obtenue à partir des mesures de masse et de volume de l'échantillon, allant de 80 % à 99 %, et peut être classée en pores ouverts et fermés selon que les pores sont perméables ou non.
En raison de leurs caractéristiques d'écoulement et d'échange thermique, les applications dans le domaine énergétique sont principalement des pores ouverts, dotés d'une structure tridimensionnelle continue et dégagée, entre lesquels se trouvent des pores permettant l'écoulement du fluide. Leur porosité ε > 80 %, leur grande surface spécifique (1 000 à 5 000 m²/m³), leur conductivité thermique élevée et leurs excellentes performances d'échange thermique sont particulièrement appréciées dans les échangeurs de chaleur, le refroidissement électronique et les piles à combustible. Dans les installations énergétiques, ils sont notamment utilisés dans les échangeurs de chaleur à mousse métallique intégrée, les capteurs et récepteurs solaires, les accumulateurs de chaleur, etc.
Selon les caractéristiques structurelles et les caractéristiques physiques de la mousse métallique, étudiez l'application fonctionnalisée de la mousse métallique dans le domaine du CVC, respectivement, à partir du transfert de chaleur, de la collecte de chaleur, du stockage de chaleur 3 aspects de ses principales applications et caractéristiques de l'étude, les principaux résultats sont les suivants :
(1) l'échangeur de chaleur intégré dans la mousse métallique est un échangeur de chaleur compact très efficace, qui peut augmenter le coefficient de transfert de chaleur par convection de 3 à 9 fois ; différents matériaux (cuivre, aluminium, nickel) peut améliorer considérablement la capacité de renforcer le transfert de chaleur, et différents matériaux peuvent rendre le coefficient de transfert de chaleur différent; le métal mousse dans la théorie du transfert de chaleur dans la porosité, la densité des pores et la perméabilité de l'échelle des pores est de déterminer le transfert de chaleur des principaux paramètres de l'effectif; les paramètres dans le taux de transfert de chaleur, la chute de pression, le débit du couplage du coefficient de transfert de chaleur sont le paramètre principal; les paramètres dans le taux de transfert de chaleur, la chute de pression, le débit du couplage solide du coefficient de transfert de chaleur des principaux paramètres doivent être déterminés, la conception de l'échangeur de chaleur est le principal paramètre indicateur.
(2) La mousse métallique est utilisée dans les installations de capteurs solaires. En raison de son utilisation dans des conditions de températures élevées, l'effet de rayonnement thermique est évident et dominant. L'effet de couplage de la conduction thermique et du rayonnement thermique à haute température, ainsi que la spécificité de la structure de la mousse métallique, rendent les facteurs affectant la conductivité thermique effective de la mousse métallique et le mode de transfert thermique multiples et complexes. Les capteurs solaires à absorption directe et les capteurs solaires volumétriques sont couramment utilisés. Dans ce cas, l'influence de la mousse métallique sur l'absorption de l'énergie solaire est prépondérante. Le transfert de chaleur entre le métal, la mousse et le fluide affecte indirectement les performances du récepteur d'énergie solaire. Dans le cas d'un capteur volumétrique, l'utilisation du flux d'air et du flux d'énergie solaire dans l'appareil est fonction de la géométrie et de la configuration du matériau de la mousse métallique.
(3)mousse métalliqueest utilisé dans les dispositifs de stockage d'énergie thermique en raison de la continuité de la structure et de l'efficacité élevée de la conductivité thermique, en utilisant sa conductivité thermique élevée, sa porosité élevée et sa surface spécifique élevée, et des matériaux à changement de phase avec une grande capacité de stockage de chaleur, une structure simple et aucun besoin de consommer de l'énergie supplémentaire, etc., les avantages de la superposition de la composition des matériaux composites à changement de phase, améliorent le transfert de chaleur de la paraffine, renforcent la conductivité thermique des matériaux à changement de phase, l'étude de l'amélioration du métal mousse dans le matériau à changement de phase L'amélioration du métal mousse dans l'agencement du matériau à changement de phase, modifie la porosité et l'échelle des pores, la sélection des matériaux, etc. sur le système composite du temps de réponse au changement de phase, de la distribution de la température, du temps de stockage de chaleur et du transfert de chaleur a un impact important sur l'optimisation ultérieure de la conception de l'équipement pour fournir une certaine base théorique.