泡沫金属换热器压降与换热特性的实验研究
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‘ 一 五 ” 防 预研 基 金 项 目资 助 （ 准 号 ：０ ０ ０ ０ ０ ０ ） 十 国 批 １ １ ５ ２ ２ ２ ２
第５ 期
张 国立 ， ： 沫 金属 换 热 器 压 降 与 换 热 特 性 的 实 验 研 究 等 泡
・９ ７ ・ ８
台变 压 器 的 型 号 相 同 ， 压 范 围 为 ０ ２ ０Ｖ ， 调 ～ ５ 最 大 电 流 为 １ 通 过 调 节 变 压 器 的 电压 可 以 可 以 ２Ａ．
属的 自然对 流进 行 了实验 和数 值 模 拟分 析 ． ｈ — Ｐ ａ ｎ ｒ
研究 。 ． ｚ等 ＿ Ｗ Ａｚｉ 】 喷 气 发 动 机 中 应 用 泡 沫 金 对
… 垂
图 １ 实 验 系统 示 意 图
属 的压 降与传 热 特性 进 行 了研 究． 文将 泡 沫 金 本 属插入 圆形管 道 内使其 成 为 热 量 的载 体 ， 过 管 通 道 外 的冷却水 来 降低 流 经泡沫 金属 的高 温气体 的
泡 沫金 属换热 器 排 气 降温 的系 统 ， 不 同条 件 下 对 泡 沫金属 换热 器 的阻力 特性和 换热 特性进 行 了测
试． 最终 得 出了泡沫 金属换 热器 的工 作特 点．
置能 够得 到充 分 的加 热 ， 高温 度 可 达 １ ０℃． 最 ９ ２
收稿 日期 ：０ ００ ５ ２ １—５１ 张 国立 （ ４ ： ， 士 生 ， 要研 究 领 域 为 传 热 传 质 及 热 流体 力 学 １ ８ 一）男 硕 ９ 主
第 ３ ４卷 第 ５期
２１ ０ ０年 １ Ｏ月
武汉 理工大 学学 报 （ 通科 学与工 程版 ） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｈ ｎ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｙ
（ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ） Ｔｒ ｎ ｐ ａｉ ｃｅ ｃ ｒ ｏ ｇｎ ｅ ｉｇ
加 ． 析 了泡 沫金 属换 热 器 产 生 压 降及 换 热 性 能 提 高 的主 要 原 因 ． 分
关键词 ： 泡沫 金 属 ； 降 特 性 ； 热 特 性 ； 热 器 压 换 换
中 图法 分 类 号 ： ＴＫ１ ４ ２ Ｄ Ｉ １． ９ ３ｊｉ ｎ １０ －８ ３ ２ １ ．５ ０ ２ Ｏ ： ０ ３ ６ ／ ｓ ． ０ ６２ ２ ． Ｏ ０ ０ ． ３ ． ｓ
笛形 管测 速计 ， 在前 端和 后端 ４ ０ｍｍ 处 各 安装 一 个皮托 管 ， 最后 通过 Ａｇｌｎ ４ ７ Ａ 数据 采 集 系 ｉ ｔ３ ９ Ｏ ｅ 统将数 据记 录至 电脑 ． 调 节风 机 的工 作 档 得 到 ５个 不 同 的气 流 速 度 ， 节 ２ 变 压 器 的 电压 使 得换 热 器 人 口温度 调 个 在 一相 对稳 定 的范 围 内 ， 风 机 和加 热 器 工 作一 待 段 时 间后流 动和换 热达 到稳 定再 开始 数据 采集．
Ｖ０ ． ４ ＮＯ ５ Ｉ３ ．
Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１
泡 沫 金属 换 热 器 压 降 与换 热 特 性 的实验 研 究 ＊
张 国立 杨 立 孙 丰瑞
（ 军 工 程 大 学 动 力 工 程 系 武 汉 海 ４０３） ３ ０ ３
摘 要 ： 研究 泡 沫 金属 应 用 于换 热 器 的 压 降 与 换 热 特 性 ， 立 了 一 整 套 用 于 测 试 泡 沫 金 属 换 热 器 为 建 的 实验 系统 ． 验 结 果 表 明孔 密 度 为 ２ Ｐ Ｉ孔 隙 率 为 ９ 的 泡 沫 铜 应 用 于 换 热 器 时 换 热 性 能 有 实 ０ Ｐ、 ｏ 了很 大 的提 高 ， 相 同人 口温 度 条 件 下 温 降 约 为 光 管 时 的 ３ ４倍 ， 时 压 降 也 有 一 定 程 度 的增 在 ～ 同
性能 与传统翅 片 做 了比较． ａａ 等 最 近 对金 属 Ｓ ｌｓ 泡沫沿 流动 方 向 的厚 度进 行 了研 究 ． ｕ等 对 Ｌ
１ ２种钢合 金 和 铜 合金 金属 泡 沫 中 的空 气 冷 却对 流换 热 器 进 行 了 实 验 及 理 论 研 究．Ｂ ｏ ｍａ ｏ ｍｓ 等ｌ ６ 以水 为冷 却介 质 ， 。 在强 制 对 流 的情 况 下 ， 对 不 同 的 泡 沫 金 属 样 品 的 换 热 情 况 进 行 了 比较 ． Ｚａ ｈ ｏ等 在 真空 和常压 环境 下 ， 对不 锈 钢泡 沫 金
特性 和 传 热 特 性 受 多 种 因 素 的 影 响． ｒ ｓ ｉ Ｃ ｏ ｎｅ ｒ 等＿ 对孔 径不 同 的泡沫金 属 的阻力特 性进 行 了试 】 验 ． ｍ 等 Ｋｉ 纠以水为 冷 却介 质 对 泡 沫 金属 翅 片 的 摩擦 阻力进行 了研 究 ， 铝 金属 泡 沫 翅 片 的换 热 对
作档 ， 根据 实验 需 求 可 以通 过 调 节 风 机 的档 来 达
到不 同 的气 体 流 速 ． 电加 热 器 的 额 定 功 率 为 ４ ｋ ， Ｗ ２个 电加热 器 由 １ ０个 电加热 丝 组 成 ， 电加 热 装置 采用循 环 型 的流 道 布 置 ， 体 流 经此 加 热装 气
国 内外对 泡 沫金属 强化换 热 的研究 通常要 考
虑 阻 力 特 性 和 传 热 特 性 ． 于 开 孔 泡 沫 金 属 ， 力 对 阻
１ 实验 设 备 简 介
本 实验系 统共分 ４个 部分 ， 包括 ： 温气体 产 高 生装 置 、 沫 金 属换 热 器 、 泡 冷却 水 系 统 、 测量 及 数 据采 集 系统． 实验装 置 的整体布 置如 图 １所示． 实 验 中通 过调节 风 机 的 流量 ， 改变 电加 热 器 的加 热 量， 改变 泡沫 金属 在换 热 器 内 的布置 这 ３种 方 法 来 达到 不 同的实验 条件 ．
温度， 目前还 未见有 这样 的实 验研究 ． 了测试 泡 为 沫金 属换 热器 的 流动 与 换 热 特性 ， 立 了一 整套 建
１ １ 高 温 气 体 产 生 装 置 ．
实验 中采 用 的风 机 型号 为 台 湾东 尼 ２ ８ ， ２ １ 功
率 为 ６ ０Ｗ ， 大 直 径 ２ ８ｍｍ ． 风 机 有 ８个 工 ０ 最 ． 此
第５ 期
张 国立 ， ： 沫 金属 换 热 器 压 降 与 换 热 特 性 的 实 验 研 究 等 泡
・９ ７ ・ ８
台变 压 器 的 型 号 相 同 ， 压 范 围 为 ０ ２ ０Ｖ ， 调 ～ ５ 最 大 电 流 为 １ 通 过 调 节 变 压 器 的 电压 可 以 可 以 ２Ａ．
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属 的压 降与传 热 特性 进 行 了研 究． 文将 泡 沫 金 本 属插入 圆形管 道 内使其 成 为 热 量 的载 体 ， 过 管 通 道 外 的冷却水 来 降低 流 经泡沫 金属 的高 温气体 的
泡 沫金 属换热 器 排 气 降温 的系 统 ， 不 同条 件 下 对 泡 沫金属 换热 器 的阻力 特性和 换热 特性进 行 了测
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置能 够得 到充 分 的加 热 ， 高温 度 可 达 １ ０℃． 最 ９ ２
收稿 日期 ：０ ００ ５ ２ １—５１ 张 国立 （ ４ ： ， 士 生 ， 要研 究 领 域 为 传 热 传 质 及 热 流体 力 学 １ ８ 一）男 硕 ９ 主
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加 ． 析 了泡 沫金 属换 热 器 产 生 压 降及 换 热 性 能 提 高 的主 要 原 因 ． 分
关键词 ： 泡沫 金 属 ； 降 特 性 ； 热 特 性 ； 热 器 压 换 换
中 图法 分 类 号 ： ＴＫ１ ４ ２ Ｄ Ｉ １． ９ ３ｊｉ ｎ １０ －８ ３ ２ １ ．５ ０ ２ Ｏ ： ０ ３ ６ ／ ｓ ． ０ ６２ ２ ． Ｏ ０ ０ ． ３ ． ｓ
笛形 管测 速计 ， 在前 端和 后端 ４ ０ｍｍ 处 各 安装 一 个皮托 管 ， 最后 通过 Ａｇｌｎ ４ ７ Ａ 数据 采 集 系 ｉ ｔ３ ９ Ｏ ｅ 统将数 据记 录至 电脑 ． 调 节风 机 的工 作 档 得 到 ５个 不 同 的气 流 速 度 ， 节 ２ 变 压 器 的 电压 使 得换 热 器 人 口温度 调 个 在 一相 对稳 定 的范 围 内 ， 风 机 和加 热 器 工 作一 待 段 时 间后流 动和换 热达 到稳 定再 开始 数据 采集．
Ｖ０ ． ４ ＮＯ ５ Ｉ３ ．
Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１
泡 沫 金属 换 热 器 压 降 与换 热 特 性 的实验 研 究 ＊
张 国立 杨 立 孙 丰瑞
（ 军 工 程 大 学 动 力 工 程 系 武 汉 海 ４０３） ３ ０ ３
摘 要 ： 研究 泡 沫 金属 应 用 于换 热 器 的 压 降 与 换 热 特 性 ， 立 了 一 整 套 用 于 测 试 泡 沫 金 属 换 热 器 为 建 的 实验 系统 ． 验 结 果 表 明孔 密 度 为 ２ Ｐ Ｉ孔 隙 率 为 ９ 的 泡 沫 铜 应 用 于 换 热 器 时 换 热 性 能 有 实 ０ Ｐ、 ｏ 了很 大 的提 高 ， 相 同人 口温 度 条 件 下 温 降 约 为 光 管 时 的 ３ ４倍 ， 时 压 降 也 有 一 定 程 度 的增 在 ～ 同
性能 与传统翅 片 做 了比较． ａａ 等 最 近 对金 属 Ｓ ｌｓ 泡沫沿 流动 方 向 的厚 度进 行 了研 究 ． ｕ等 对 Ｌ
１ ２种钢合 金 和 铜 合金 金属 泡 沫 中 的空 气 冷 却对 流换 热 器 进 行 了 实 验 及 理 论 研 究．Ｂ ｏ ｍａ ｏ ｍｓ 等ｌ ６ 以水 为冷 却介 质 ， 。 在强 制 对 流 的情 况 下 ， 对 不 同 的 泡 沫 金 属 样 品 的 换 热 情 况 进 行 了 比较 ． Ｚａ ｈ ｏ等 在 真空 和常压 环境 下 ， 对不 锈 钢泡 沫 金
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作档 ， 根据 实验 需 求 可 以通 过 调 节 风 机 的档 来 达
到不 同 的气 体 流 速 ． 电加 热 器 的 额 定 功 率 为 ４ ｋ ， Ｗ ２个 电加热 器 由 １ ０个 电加热 丝 组 成 ， 电加 热 装置 采用循 环 型 的流 道 布 置 ， 体 流 经此 加 热装 气
国 内外对 泡 沫金属 强化换 热 的研究 通常要 考
虑 阻 力 特 性 和 传 热 特 性 ． 于 开 孔 泡 沫 金 属 ， 力 对 阻
１ 实验 设 备 简 介
本 实验系 统共分 ４个 部分 ， 包括 ： 温气体 产 高 生装 置 、 沫 金 属换 热 器 、 泡 冷却 水 系 统 、 测量 及 数 据采 集 系统． 实验装 置 的整体布 置如 图 １所示． 实 验 中通 过调节 风 机 的 流量 ， 改变 电加 热 器 的加 热 量， 改变 泡沫 金属 在换 热 器 内 的布置 这 ３种 方 法 来 达到 不 同的实验 条件 ．
温度， 目前还 未见有 这样 的实 验研究 ． 了测试 泡 为 沫金 属换 热器 的 流动 与 换 热 特性 ， 立 了一 整套 建
１ １ 高 温 气 体 产 生 装 置 ．
实验 中采 用 的风 机 型号 为 台 湾东 尼 ２ ８ ， ２ １ 功
率 为 ６ ０Ｗ ， 大 直 径 ２ ８ｍｍ ． 风 机 有 ８个 工 ０ 最 ． 此