धातु फोम की ऊष्मा स्थानांतरण विशेषताओं का अन्वेषण और HVAC उद्योग में इसका अनुप्रयोग

विश्व की ऊर्जा मांग प्रति वर्ष लगभग 1.3% की दर से बढ़ रही है, और ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी देश की महत्वपूर्ण विकास रणनीतियों में से एक है, इसलिए ऊर्जा अनुप्रयोगों (ताप रूपांतरण, ताप भंडारण और ताप उपयोग) के क्षेत्र में ऊर्जा-बचत उपकरण बहुत अधिक ध्यान आकर्षित कर रहे हैं।

धातु फोम1948 में अमेरिकी वैज्ञानिक सोसनिक द्वारा प्रस्तावित एक सामग्री प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी है, जो एक प्रकार का छिद्र है जोधातुलिगामेंट-प्रकार का कंकाल और छिद्र इकाइयाँ खुली कोशिकाओं से परस्पर जुड़ी होती हैं, प्रत्येक खुली कोशिका (छिद्र) में 12~14 पंचकोणीय या षट्कोणीय सतहें शामिल होती हैं,अल्युमीनियम, स्टील, निकल, तांबा, चीनी मिट्टी की चीज़ें, और धातु मिश्र धातु, जिसमें निरंतर-चरण धातु और असतत-चरण छिद्रों की विशेषताओं दोनों की उत्कृष्ट विशेषताएं हैं।
धातुफोमनिम्नलिखित प्रमुख मापदंडों द्वारा इसकी विशेषता होती है:
1. छिद्र व्यास छिद्रों का औसत व्यास है और 0.1 से 10 मिमी तक होता है;
2. कंकाल व्यास धातु कंकाल का औसत व्यास है;
3. छिद्र घनत्व प्रति इंच छिद्रों की संख्या है और यह कोशिका आकार, छिद्र आकार और पसलियों के आकार से संबंधित है;
4. छिद्रता ε नमूने के द्रव्यमान और आयतन माप से प्राप्त छिद्रों का आयतन अंश है, जो 80% से 99% तक होता है, और इसे छिद्रों के पारगम्य होने या न होने के आधार पर खुले और बंद छिद्रों में वर्गीकृत किया जा सकता है।
द्रव प्रवाह और ऊष्मा विनिमय की विशेषताओं के कारण, ऊर्जा क्षेत्र में इसका अनुप्रयोग अधिकतर खुले छिद्र वाला होता है, जिसके अंदर एक सतत और अबाधित त्रि-आयामी छिद्र संरचना होती है, और ठोस कंकाल के बीच छिद्र होते हैं, और द्रव छिद्रों के अंदर प्रवाहित हो सकता है, छिद्रता ε>80%, बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र (1000~5000 m2/m3), बड़ी ऊष्मीय चालकता, और अच्छा ऊष्मा विनिमय प्रदर्शन, जिसका उपयोग अधिकतर हीट एक्सचेंजर, इलेक्ट्रॉनिक कूलिंग और ईंधन सेल में किया जाता है। ऊर्जा सुविधाओं में इसका उपयोग एम्बेडेड फोम मेटल, सोलर कलेक्टर, सोलर रिसीवर, हीट एक्युमुलेटर आदि के साथ हीट एक्सचेंजर्स में किया जाता है।
धातु फोम की संरचनात्मक विशेषताओं और भौतिक विशेषताओं के अनुसार, एचवीएसी के क्षेत्र में धातु फोम के कार्यात्मक अनुप्रयोग की जांच करें, क्रमशः, गर्मी हस्तांतरण, गर्मी संग्रह, गर्मी भंडारण से इसके मुख्य अनुप्रयोगों और अध्ययन की विशेषताओं के 3 पहलुओं, मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार हैं:
(1) धातु फोम में एम्बेडेड हीट एक्सचेंजर एक अत्यधिक कुशल कॉम्पैक्ट हीट एक्सचेंजर है, जो संवहनीय गर्मी हस्तांतरण गुणांक को 3 ~ 9 गुना बढ़ा सकता है; विभिन्न सामग्री (तांबा, एल्युमिनियम, निकल) गर्मी हस्तांतरण को मजबूत करने की क्षमता में काफी सुधार कर सकते हैं, और विभिन्न सामग्रियों को गर्मी हस्तांतरण गुणांक अलग बना सकते हैं; फोम धातु में गर्मी हस्तांतरण के सिद्धांत में छिद्र, छिद्र घनत्व, और छिद्र पैमाने की पारगम्यता प्रभावी गर्मी हस्तांतरण के मुख्य मापदंडों का निर्धारण करना है; गर्मी हस्तांतरण की दर में मापदंडों, दबाव ड्रॉप, गर्मी हस्तांतरण गुणांक के युग्मन के प्रवाह मुख्य पैरामीटर है; गर्मी हस्तांतरण की दर में मापदंडों, दबाव ड्रॉप, गर्मी हस्तांतरण गुणांक के ठोस युग्मन के प्रवाह के मुख्य मापदंडों को निर्धारित करने की आवश्यकता है, हीट एक्सचेंजर का डिज़ाइन मुख्य संकेतक पैरामीटर है।
(2) सौर संग्राहक सुविधाओं में धातु फोम का उपयोग किया जाता है, इस उच्च तापमान की स्थिति में उपयोग किए जाने वाले धातु फोम के कारण, गर्मी विकिरण प्रभाव स्पष्ट और प्रमुख है। गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया में उच्च तापमान पर गर्मी चालन और विकिरण गर्मी हस्तांतरण के युग्मन प्रभाव, साथ ही धातु फोम की संरचना की विशिष्टता, धातु फोम की प्रभावी तापीय चालकता और गर्मी हस्तांतरण मोड को प्रभावित करने वाले कारकों को कई और जटिल बनाती है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले प्रत्यक्ष अवशोषण सौर कलेक्टर और वॉल्यूमेट्रिक सौर कलेक्टर हैं, जिसमें अवशोषण कलेक्टर सौर ऊर्जा अवशोषण पर धातु फोम का प्रभाव प्रमुख है, धातु, फोम और द्रव के बीच गर्मी हस्तांतरण अप्रत्यक्ष रूप से सौर ऊर्जा रिसीवर के प्रदर्शन को प्रभावित करता है; वॉल्यूमेट्रिक कलेक्टर डिवाइस में वायु प्रवाह और सौर ऊर्जा प्रवाह का उपयोग है, धातु फोम की ज्यामिति और सामग्री विन्यास मुख्य कारकों पर कब्जा कर लेता है।
(3)धातु फोमसंरचना की निरंतरता और तापीय चालकता की उच्च दक्षता के कारण थर्मल ऊर्जा भंडारण उपकरणों में इसका उपयोग किया जाता है, इसकी उच्च तापीय चालकता, उच्च छिद्रण और उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र, और बड़े ताप भंडारण क्षमता वाले चरण परिवर्तन सामग्री, सरल संरचना और अतिरिक्त ऊर्जा का उपभोग करने की आवश्यकता नहीं है, आदि, समग्र चरण परिवर्तन सामग्री की संरचना के सुपरपोजिशन के फायदे, पैराफिन के ताप हस्तांतरण को बढ़ाते हैं, चरण परिवर्तन सामग्री की तापीय चालकता को मजबूत करते हैं, चरण परिवर्तन सामग्री में फोम धातु के सुधार का अध्ययन चरण परिवर्तन सामग्री व्यवस्था में फोम धातु का सुधार, छिद्रण और छिद्र पैमाने को बदलना, सामग्री का चयन आदि चरण परिवर्तन प्रतिक्रिया समय, तापमान वितरण, गर्मी भंडारण समय और गर्मी हस्तांतरण की समग्र प्रणाली पर उपकरणों के डिजाइन के बाद के अनुकूलन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है एक निश्चित सैद्धांतिक आधार प्रदान करने के लिए।