Zelula irekiko apar metalikoen bero-transferentziaren propietateak

Metal-aparra metal konposatu funtzio anitzeko material mota bat da, matrize metalikoan kopuru jakin bat, poro tamaina jakin bat eta porositate jakin bat dituena. Apar-metalak egitura-ezaugarri bereziak ditu, hala nola azalera espezifiko handia, porositate handia eta dentsitate txikia, eta funtzio anitzeko ezaugarri konposatuak ditu, hala nola, beroa xahutzea (zelula irekia), isolamendu termikoa (zelula itxia), soinuaren xurgapena eta bibrazioak moteltzea, arina. , indar espezifiko handia, blindaje elektromagnetikoa, etab., eta termofisikaren propietateak integratzen dituen material estruktural eta funtzional mota bat da, mekanika, akustika eta elektrizitatea.
Izan erezelula irekiko metalezko aparra, porositate handiko eta hiru dimentsioko sare-egitura konplexuak bero xahutze oso ona eta bero transferentziaren eraginkortasun handia izatea eragiten du, bero-trukagailu trinkoen, gailu mikroelektronikoen hozteen eta abarretan aplikazio oso zabala duena. Zelula irekiko apar metalaren bero-transferentziaren propietateetarako, haren ikerketa-egoera ikertu eta aztertzen da bero-trukagailu trinkoen aplikazio-eremuetatik.
Metalezko aparrabero-trukagailu trinkoetarako
Metal-aparren bero-transferentziaren propietate hobeak oro har aitortu dira. Gasa edo likidoa zuloetatik igarotzen denean, beroa zelula irekiko egitura duen metalezko apararen eta fluidoaren arteko konbekzio behartuaren moduan transferitzen eta trukatzen da. Alde batetik, apar metalikoaren hiru dimentsioko sare-egitura konplexuak fluidoaren efektu ez-lineala egiten du, eta turbulentzia-maila ere indartzen da, horrela gainazal solidoa fluidoari sustatzeko tokiko bero-transferentzia handian; bestalde, apar metalezko azalera espezifiko handia ere arrazoi garrantzitsua da metalak bero transferentzia errendimendu ona duelako. Gaur egun, bero-trukagailu trinkoaren transferentziaren errendimendurako metal-aparren azterketa, batez ere, aire-alboko bero-transferentzia hobetuari eta hozte-alboko bero-transferentzia hobetuari dagokio.
Metal-aparren aire-alboko bero-transferentzia hobetzeko propietateetarako, metalezko aparra erabiltzen da hegatsen ordez beroa xahutzeko hegats tradizionalak erabiltzen diren aplikazioetan, hala nola osagai elektronikoak hozteko, plaken bero-trukagailuak eta aletutako bero-trukagailuak. Bero-trukagailu trinkoetan, gaur egun fluxu-bero-transferentziaren propietateak aztertzen dira batez ere kobre eta aluminio-apar-metaletarako, oro har, %40tik beherako poro-dentsitateak eta %70 edo gehiagoko porositateak dituztenak.
Poro-tamaina jakin batean, bero-transferentzia-tasa handitzen da porositatea handitzean eta nagusitzen da. Bestalde, porositate jakin baterako, zenbat eta poro-dentsitate handiagoa izan, orduan eta txikiagoa izango da bero-transferentziaren eraginkortasuna, eta hori poro tamaina handiegia dela-eta izan daiteke. Poro-egituraren parametroak, poro-dentsitatea eta poro-diametroa dira bero transferentziaren errendimenduan eragiten duten faktore nagusiak.metalezko aparak. Hozteko osagai elektronikoetan apar metalikoa aplikatzeko, apar metalikoen porositateak eta poro-diametroak beroa xahutzeko efektuan duten eragina ikertu zen esperimentu ortogonalen bidez. Emaitzek erakusten dute behartutako konbekziopean, apar metalaren beroa xahutzeko errendimendua poroen egiturarekin erlazionatuta dagoela, zeinetan poroen tamainak duen eragin handiena.
Zenbait ikerketen emaitzek erakusten dute apar metalak bero-transferentzia hobetzeko zeregin handia badu ere, erresistentziaren hazkundea ez dela arbuiagarria bero-trukagailuaren errendimenduaren hazkundearekin batera. Apar-metalaren bero-transferentziaren eraginkortasuna nabarmen hobetzen da presio-galera txikiagoan, eta presio-galera handitzen da poro-dentsitatea handitzean. Azterketaren emaitzak argigarriak dira eraginkortasun handiko bero-trukagailu arin eta trinkoak diseinatzeko eta fabrikatzeko. Tamaina bereko apar metalezko bero-trukagailuen eta hegats-trukagailuen azterketa esperimentala egin zen, eta proba-baldintza berdinetan aurkitu zen apar-metal bero-trukagailua baino eraginkorragoa zela, eta presio-galera eta marruskadura-koefizientea aletutako bero-trukagailuarenak baino handiagoak ziren. Apar-metal porotsuak bero-transferentzia konbektiboan indartze-efektu nabaria du, eta indartze-efektua gutxitzen da Reynolds-en kopurua handitzean; Apar-metal porotsuak fluidoaren fluxu-erresistentzia handitzen du, jakina, baina erresistentzia-hazkundearen biderkadura gutxitzen da Reynolds-en kopurua handitzean. Bero transferentzia konbektiboaren indartze integrala eta bi alderdiren fluxuan presio-jaitsiera handitzea ikus daiteke,apar metalezko porotsuaaproposagoa da fluxu-abiadura txikiagoko kasuetarako. Apar metalak aire-alboko bero-transferentzia hobetzen du, baina bero-transferentziaren errendimendua hobetzen du, aldi berean, erresistentzia ere handitu da eta errendimendu orokorra hegats tradizionalak baino okerragoa da. Ikerketek erakusten dute apar metala egokia dela fluxu baxuko kasu bakanetarako. Hori dela eta, apar metalezko aire-alboko bero-transferentzia hobetuak aplikazioak kontuan hartu behar ditu eta ezin du itsu-itsuan egin hegatsaren beroa xahutzeko ikerketa alternatibo tradizionala.

Metalezko aparak fase aldaketaren bidez hozgarriaren bero-transferentzia hobetzen ere izan dezake. Emaitzek erakusten dute porositatea ziur denean, bero-transferentziaren errendimendua bikoiztu egiten dela, poro-dentsitatea 20 PPItik 40 PPI-ra jaisten den heinean eta poroaren tamaina txikiagotu ahala, azalera handiagoa duen zelula-egitura finagoa eta perturbazio biziagoa duelako. Emari handietan, irakite-bero-transferentzia-koefizienteak hazkuntza etengabe eta motela mantentzen du lehortasuna gero eta handiagoarekin. Funtzionamendu-presioa pixkanaka-pixkanaka handitzean, lehortasun baxuan irakitearen bero-transferentziaren fenomenoa lurreko irakitearen antzekoa da, hau da, bero-transferentzia areagotu egiten da presioa handitzean, baina presioa igotzen da neurri batean okerrera egiten du irakitean. bero-transferentzia. Kobre-apar-hodien bero-transferentzia-koefizientea hodi argiena baino hiru aldiz handiagoa da. Hozgarri puruaren kasuan, apar metalaren presentziak irakiten duen bero-transferentziaren fluxua hobetzen du eta bero-transferentzia-koefizientea % 185 arte handitzen da. Olioa duten baldintzen kasuan, aparrak bero-transferentzia indartzeko duen eragina ahuldu egiten da; baldintza berdinetan, 5PPI apar metalarekin alderatuta, 10PPI apar metalak bero-transferentzia koefizientea 0,6 aldiz handitu dezake, eta poroen tamaina txikiagoak irakiten fluxua bero-transferentzia koefizientea hobe dezake.
Emari masikoaren eta fluido bifasikoen lehortasunak fluxuaren kondentsazio-presioaren jaitsieran eta bero-transferentzia-koefizientean dituen ondorioak sakon aztertu ziren. Emaitzek erakusten dute barruko hormak betetako metalezko apar-hodi eraztunaren presio-jaitsiera hodi argiarena baino askoz handiagoa dela, eta presio-jaitsiera azkar eta linealki handitzen dela masa-fluxuaren eta lehortasunaren gehikuntzarekin. Barruko hormak betetako metalezko apar-hodi eraztunaren kondentsazio-bero-transferentzia-koefizientea argi-hodiarena baino handiagoa da, eta bero-transferentzia-koefizientea handitzen da masa-fluxuaren eta lehortasunaren gehikuntzarekin, eta fluxu-kondentsazio-bero-transferentzia mota honetako koefizientea. Hodi indartuena argi-hodiarena baino bi aldiz handiagoa da. Bere efektu kapilarra begi-bistakoa denez, 130PPI indartutako hodiaren poro-dentsitatea da efekturik onena, argi-hodiarentzat 3,06 aldiz, 40PPI-ko hodiaren egituraren antzekoa da batez ere indartzeko bide gisa.
Bero-trukagailu trinkoan,metalezko aparraguztiz erabil daiteke bero-transferentziaren rola indartzeko, baina ikerketak erakutsi zuen apar metalaren hazkundearen erresistentzia-ezaugarriak ere oso esanguratsuak direla, errendimendu integralaren beharra bero-trukagailu trinkoan apar metalaren aplikazioa ebaluatzeko. Gainera, olioa duten lubrifikatzaileen presentzian, apar metalek bero-transferentzia hondatzea ekar dezakete, eta hozgarrien fase-aldaketarako bero-transferentziarako apar metalikoen bero-transferentzia hobetzea kontuan hartu behar da lubrifikatzaileen ondorioak kontuan hartuta.