ધાતુના ફીણની હીટ ટ્રાન્સફર લાક્ષણિકતાઓ અને HVAC ઉદ્યોગમાં તેની એપ્લિકેશનનું સંશોધન

વિશ્વની ઉર્જા માંગ દર વર્ષે લગભગ 1.3% ના દરે વધી રહી છે, અને ઉર્જા સંરક્ષણ અને ઉત્સર્જન ઘટાડવું એ દેશની મહત્વપૂર્ણ વિકાસ વ્યૂહરચનાઓમાંની એક છે, તેથી ઉર્જા એપ્લિકેશન (હીટ કન્વર્ઝન, હીટ સ્ટોરેજ, અને ગરમીનો ઉપયોગ) ઘણું ધ્યાન આકર્ષિત કરી રહ્યું છે.

મેટલ ફીણ1948માં અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક સોસ્નિક દ્વારા પ્રસ્તાવિત મટીરીયલ પ્રોસેસિંગ ટેક્નોલોજી છે, મેટલ લિગામેન્ટ-પ્રકારના હાડપિંજર અને છિદ્ર એકમો દ્વારા ખુલ્લા કોષો સાથે એકબીજા સાથે જોડાયેલા છિદ્રોનો એક પ્રકાર છે, દરેક ખુલ્લા કોષ (છિદ્ર)માં 12 ~ 14 પંચકોણીય અથવા ષટ્કોણ સપાટીઓનો સમાવેશ થાય છે. માટે સામગ્રીએલ્યુમિનિયમ, સ્ટીલ, નિકલ, તાંબુ, સિરામિક્સ અને મેટલ એલોય, જેમાં સતત-તબક્કાની ધાતુ અને અલગ-તબક્કાના છિદ્રોની લાક્ષણિકતાઓ બંનેની ઉત્તમ લાક્ષણિકતાઓ છે.
મેટલ ફીણ ​​નીચેના કી પરિમાણો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:
1. છિદ્રનો વ્યાસ એ ઓપનિંગ્સનો સરેરાશ વ્યાસ છે અને તે 0.1 થી 10 મીમી સુધીનો છે;
2. હાડપિંજર વ્યાસ એ ધાતુના હાડપિંજરનો સરેરાશ વ્યાસ છે;
3. છિદ્રની ઘનતા એ ઇંચ દીઠ છિદ્રોની સંખ્યા છે અને તે કોષના કદ, છિદ્રનું કદ અને પાંસળીના કદ સાથે સંબંધિત છે;
4. છિદ્રાળુતા ε એ 80% થી 99% સુધીના નમૂનાના સમૂહ અને વોલ્યુમ માપનમાંથી મેળવેલા છિદ્રોના વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક છે, અને છિદ્રો અભેદ્ય છે કે નહીં તેના આધારે ખુલ્લા અને બંધ છિદ્રોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.
પ્રવાહી પ્રવાહ અને ઉષ્મા વિનિમયની વિશેષતાઓને લીધે, ઉર્જા ક્ષેત્રમાં એપ્લિકેશન મોટેભાગે ખુલ્લા છિદ્ર પ્રકારનો હોય છે, જેની અંદર સતત અને અવરોધ વિનાનું ત્રિ-પરિમાણીય છિદ્ર માળખું હોય છે, અને ઘન હાડપિંજરની વચ્ચે છિદ્રો હોય છે, અને પ્રવાહી વહે છે. છિદ્રોની અંદર, છિદ્રાળુતા ε>80%, વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર (1000~5000 m2/m3), મોટી થર્મલ વાહકતા અને સારી ગરમી વિનિમય કામગીરી, જેનો ઉપયોગ મોટેભાગે હીટ એક્સ્ચેન્જર, ઈલેક્ટ્રોનિક કૂલિંગ અને ફ્યુઅલ સેલમાં થાય છે. ઉર્જા સુવિધાઓમાં તેનો ઉપયોગ એમ્બેડેડ ફોમ મેટલ, સોલાર કલેક્ટર્સ, સોલર રીસીવરો, હીટ એક્યુમ્યુલેટર વગેરે સાથે હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં થાય છે.
ધાતુના ફીણની માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ અને ભૌતિક વિશેષતાઓ અનુસાર, HVAC ના ક્ષેત્રમાં ધાતુના ફીણના કાર્યાત્મક એપ્લિકેશનની તપાસ કરો, અનુક્રમે, હીટ ટ્રાન્સફર, હીટ કલેક્શન, હીટ સ્ટોરેજથી લઈને તેની મુખ્ય એપ્લિકેશનના 3 પાસાઓ અને અભ્યાસની લાક્ષણિકતાઓ, મુખ્ય તારણો નીચે મુજબ છે:
(1) ધાતુના ફીણમાં જડિત હીટ એક્સ્ચેન્જર એ અત્યંત કાર્યક્ષમ કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર છે, જે કન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકને 3~9 ગણો વધારી શકે છે; વિવિધ સામગ્રી (તાંબુ, એલ્યુમિનિયમ, નિકલ) હીટ ટ્રાન્સફરને મજબૂત કરવાની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે, અને વિવિધ સામગ્રી હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકને અલગ બનાવી શકે છે; છિદ્રાળુતા, છિદ્ર ઘનતા, અને છિદ્ર સ્કેલની અભેદ્યતામાં હીટ ટ્રાન્સફરના સિદ્ધાંતમાં ફોમ મેટલ અસરકારકના મુખ્ય પરિમાણોના હીટ ટ્રાન્સફરને નક્કી કરવા માટે છે; હીટ ટ્રાન્સફરના દરના પરિમાણો, દબાણમાં ઘટાડો, હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકના જોડાણનો પ્રવાહ એ મુખ્ય પરિમાણ છે; હીટ ટ્રાન્સફરના દરમાં પરિમાણો, પ્રેશર ડ્રોપ, મુખ્ય પરિમાણોના હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકના નક્કર જોડાણના પ્રવાહને નિર્ધારિત કરવાની જરૂર છે, હીટ એક્સ્ચેન્જરની ડિઝાઇન એ મુખ્ય સૂચક પરિમાણો છે.
(2) ધાતુના ફીણનો ઉપયોગ સૌર કલેક્ટર સુવિધાઓમાં થાય છે, આ ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિતિમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ધાતુના ફીણને કારણે, ગરમીના કિરણોત્સર્ગની અસર સ્પષ્ટ અને પ્રબળ છે. હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયામાં ઊંચા તાપમાને ઉષ્મા વહન અને કિરણોત્સર્ગ હીટ ટ્રાન્સફરની જોડાણની અસર, તેમજ મેટલ ફીણની રચનાની વિશિષ્ટતા, મેટલ ફીણની અસરકારક થર્મલ વાહકતાને અસર કરતા પરિબળો અને હીટ ટ્રાન્સફર મોડને બહુવિધ બનાવે છે. અને જટિલ. સામાન્ય રીતે પ્રત્યક્ષ શોષણ સૌર કલેક્ટર્સ અને વોલ્યુમેટ્રિક સોલર કલેક્ટર્સનો ઉપયોગ થાય છે, જેમાં શોષણ કલેક્ટર છે સૌર ઉર્જા શોષણ પર ધાતુના ફીણનો પ્રભાવ પ્રબળ છે, ધાતુ, ફીણ અને પ્રવાહી હીટ ટ્રાન્સફર વચ્ચે પરોક્ષ રીતે સૌર ઊર્જા રીસીવરની કામગીરીને અસર કરે છે; વોલ્યુમેટ્રિક કલેક્ટર એ ઉપકરણમાં હવાના પ્રવાહ અને સૌર ઊર્જાના પ્રવાહનો ઉપયોગ છે, મેટલ ફીણની ભૂમિતિ અને સામગ્રી ગોઠવણી મુખ્ય પરિબળોને રોકે છે.
(3)મેટલ ફીણતેની ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા, ઉચ્ચ છિદ્રાળુતા અને ઉચ્ચ વિશિષ્ટ સપાટી વિસ્તારનો ઉપયોગ કરીને, અને મોટી ગરમી સંગ્રહ ક્ષમતા, સરળ માળખું અને કોઈ જરૂર વગરના તબક્કામાં ફેરફારની સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને બંધારણની સાતત્ય અને થર્મલ વાહકતાની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાને કારણે થર્મલ ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે. વધારાની ઉર્જા વગેરેનો વપરાશ કરવા માટે, સંયુક્ત તબક્કા પરિવર્તન સામગ્રીની રચનાના સુપરપોઝિશનના ફાયદા, પેરાફિનના હીટ ટ્રાન્સફરને વધારે છે, થર્મલ વાહકતાને મજબૂત બનાવે છે. તબક્કો પરિવર્તન સામગ્રી, તબક્કા પરિવર્તન સામગ્રીમાં ફીણ ધાતુના સુધારણાનો અભ્યાસ, તબક્કાની સંમિશ્રિત વ્યવસ્થા પર ફીણ ધાતુની સામગ્રીની ગોઠવણીમાં સુધારો, છિદ્રાળુતા અને છિદ્ર સ્કેલમાં ફેરફાર, સામગ્રીની પસંદગી વગેરે ચોક્કસ સૈદ્ધાંતિક આધાર પૂરો પાડવા માટે પ્રતિભાવ સમય, તાપમાન વિતરણ, ગરમીનો સંગ્રહ સમય અને હીટ ટ્રાન્સફરમાં ફેરફાર એ સાધનની ડિઝાઇનના અનુગામી ઑપ્ટિમાઇઝેશન પર મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે.