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传热用金属纤维多孔材料的制备和性能研究

作　者: 支浩
导　师: 奚正平；汤慧萍
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料学
关键词: 金属纤维多孔材料 烧结 强化传热 池沸腾
分类号: TQ343.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 45次
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内容摘要


传热是我们生活中一种普遍现象,是现代工业中各个领域面临的共性问题。随着世界经济的快速发展,常规能源不断减少,人们在开发新能源的同时更加注重了节约能源的研究。强化传热是一种新近发展起来的高效传热技术,具有较高的传热效率,已成为传热研究领域的一个重要课题。在强化传热技术中,强化换热材料是强化传热领域的一个重要方面。在强化换热材料中,金属纤维以其独特的优势成为一种具有很好发展前途的换热材料。现如今金属多孔表面大多采用火焰喷涂法、机械加工法、复合法、粉末烧结法以及有序丝网烧结法制备,金属纤维多孔材料用于强化传热是传热学领域一个重要的研究方向,对于烧结金属纤维法制备传热用金属多孔材料的研究还很少。本文采用烧结法制备不同参数的传热用金属纤维多孔材料,重点研究了不锈钢和紫铜两种金属纤维多孔材料不同的制备工艺,探索出两种材料最佳烧结温度。通过实验摸索出一整套从原材料→铺制→烧结→修整→成品适合金属纤维多孔材料的制备工艺。用此方法制备的金属纤维多孔材料表面无污染,纤维之间结合紧密,材料内部孔隙结构均匀。本论文重点研究了材质以及结构参数对金属纤维多孔材料池沸腾传热性能的影响。结果表明,制备的金属纤维多孔材料具备较高的传热性能,传热效果与光表面比最大可提高6倍;金属纤维多孔材料在常压下的传热性能并不随纤维丝径和材料厚度的变化呈递增或递减;在孔隙率为80～90%的高孔隙率下,金属纤维多孔材料的传热性能随着孔隙率的降低而增强,80%的传热效果最好。本论文对于高效换热器的研究与开发具有重要的参考价值。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 文献综述  9-22
  1.1 多孔材料强化传热技术简介  10-12
    1.1.1 多孔材料传热传质的研究概况  10-11
    1.1.2 强化沸腾传热技术的发展历程及现状  11
    1.1.3 国内外沸腾传热的研究现状  11-12
  1.2 金属多孔表面的传热机理  12-16
    1.2.1 沸腾换热的过程  12-14
    1.2.2 汽泡理论  14-15
    1.2.3 多孔表面的优越性  15-16
  1.3 金属多孔表面的制备方法  16-20
    1.3.1 火焰喷涂法  16-17
    1.3.2 机械加工法  17
    1.3.3 复合法  17-18
    1.3.4 烧结法  18-20
  1.4 强化传热的应用  20-21
  1.5 本课题研究的意义和内容  21-22
    1.5.1 课题研究的意义  21
    1.5.2 本课题研究的主要内容  21-22
2 实验材料及检测方法  22-29
  2.1 实验原材料  22-23
  2.2 试样检测  23-29
    2.2.1 最大孔径的测量  23-25
    2.2.2 相对透气系数  25-26
    2.2.3 孔隙度的测量  26-27
    2.2.4 金属纤维多孔材料显微观察  27-29
3 金属纤维多孔材料的制备  29-38
  3.1 不锈钢纤维多孔材料的制备  29-33
    3.1.1 纤维毡的铺制  30
    3.1.2 配毡  30
    3.1.3 烧结  30-32
    3.1.4 切割  32
    3.1.5 平整  32-33
  3.2 烧结在基体管上的不锈钢多孔材料的制备  33-34
  3.3 紫铜纤维多孔材料的制备  34-36
    3.3.1 紫铜纤维的清洗和铺制  34
    3.3.2 配毡装舟  34-35
    3.3.3 烧结  35
    3.3.4 切割  35-36
  3.4 本章小结  36-38
4 传热性能侧试及分析  38-50
  4.1 影响池内沸腾的主要因素  38-39
    4.1.1 不凝结气体  38
    4.1.2 过冷度  38
    4.1.3 液位高度  38-39
    4.1.4 重力加速度  39
    4.1.5 沸腾表面的结构  39
  4.2 金属纤维多孔材料测试  39-43
    4.2.1 测试系统  39-41
    4.2.2 测试过程  41-42
    4.2.3 加热基体  42-43
  4.3 不锈钢纤维多孔材料传热性能分析  43-45
    4.3.1 丝径对传热性能的影响  43-44
    4.3.2 厚度对传热性能的影响  44
    4.3.3 孔隙度对传热性能的影响  44-45
  4.4 紫铜纤维多孔材料传热性能分析  45-49
    4.4.1 紫铜光表面传热性能测试  45-46
    4.4.2 丝径对传热性能的影响  46-47
    4.4.3 厚度对传热性能的影响  47-48
    4.4.4 孔隙率对传热性能的影响  48-49
  4.5 小结  49-50
5 结论  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-56
攻读学位论文期间发表论文情况  56

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 无机纤维 > 金属纤维
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