应用场协同效应的多孔金属水冷系统研究(附件)【字数：10112】
采用实验的方法对不同孔隙率的泡沫金属在同种工况下的换热效率与热阻进行对比，首先先查阅资料对实验台的搭建进行了解，再对管路的布置进行了解，最后布置完管路进行实验，为了使得实验的的结果更加的精确与完善本实验采用电木板和软管材料通过塑料三通，阀门，气动阀元件进行连接。本实验采用对比不同的空隙率的泡沫铜在不同的工况下的的各项指标来评价泡沫金属的水冷效果。 最后的实验结果表明多孔金属压降随流量的变化受孔隙率和孔密度的综和影响，总体呈现出随孔隙率的减小而增加的趋势。 关键词热阻，压降，多孔金属。
目 录
第一章 绪论 1
1.1多孔金属材料的简介与应用 1
1.2研究背景 4
1.3研究目的 9
1.4创新点 9
第二章多孔金属水冷系统研究方案 10
2.1研究目标和研究内容 10
2.2实验台的主要结构 11
2.3泵的选择 14
2.4整个实验系统的搭建 14
2.5系统的测试 17
2.6项目研究的主要技术指标与关键技术.........................................................19
第三章研究结果以及分析 21
3.1泡沫铜样品的几何参数 21
3.2 实验结果的研究 21
3.2.1空通道的理论与测量值的比较 21
3.2.2不同泡沫金属样品的热阻性能对比 22
3.2.3不同孔隙率泡沫金属样品的性能对比 23
3.2.4同一孔隙率不同孔密度值的性能对比 24
3.2.5不同样品压降随流量变化对比 25
3.2.6实测结果与国外相关文献的对比 25
3.3总结 26
结语 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1多孔金属材料的简介与应用
什么是多孔金属：多孔金属就是金属本体是由微小球状体（俗称粉末）经高温烧结而成，金属内部各个方向都布满极微小细孔，故名多孔金属，也叫透气金属或叫多孔透气 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
钢如图11所示
/图11多孔金属
多孔金属材料最受人关注之点在于可根据各种实际需要控制其孔隙结构分布。表征多孔金属微观结构的主要特性参数有：孔隙率、孔密度、孔径、孔径分布、体积分数等。多孔金属的孔密度（ppi）其定义是单位英寸长度(0.0254m)的样品所包含的主孔隙数目。ppi值越高，代表孔密度越高。
比如60ppi多孔金属, 孔隙尺寸大约为：
比如100ppi多孔金属, 孔隙尺寸大约为：
同样的孔隙率，可以有不同的孔密度，如图12所示，对于I型多孔金属，孔隙直径大，孔密度自然就小；而对II型多孔金属，孔隙直径小，孔密度自然就大。孔密度越大，意味着比表面积越大。
图12 同样孔隙率的多孔金属可具有不同的孔密度
目前，对于多孔材料的相关研究较多，但多孔有机高分子材料的耐高温性质较差，且强度也较低，而多孔陶瓷则具有极强的易脆性，使得其在震动条件下难以维持自身的结构，因此，具有极为优越的性能的多孔金属材料一经问世便迅速获得了广泛的使用。多孔金属材料是由金属骨架和孔隙共同组成的，因此具有一定的金属特性，如可焊接等。而孔隙的引入则为材料带来了其他致密金属材料所不具备的优异特性，直观的有比重较小、比表面增大等，除此之外，孔隙的出现为发散气体、热量、能量以及渗透提供了通路，因此多孔金属的散热能力较强，表现出很好的耐高温特性，同时也能够表现出较为良好的吸收能量和电磁波等的性能，金属骨架帮助其在震动条件下仍能保持一定的坚固性，而一旦出现结构损伤，由于金属本身的特质使得我们能够直接利用损毁材料作为原材料二次加工。上述优异的特质为多孔金属材料带来了十分广阔的使用空间，不仅在我们的日常生活中常常作为消音材料、医药材料、建筑材料等使用，也在化学化工、航空航天、冶金工业、核工业、石油工业、通信工程以及环保等领域具有十分重要的地位，根据其多种特性，可以被制作成消音器、催化剂、阻燃器、电磁屏蔽器等等器件，为我们的日常生活、工业生产以及科学研究提供了极大的帮助。在其孔隙中填充多重复合材料后，还可以产生一些其他的特质。而有报道称，目前日本的研发团队已经在利用多孔金属材料进行人造骨骼的研究过程中取得了极大的突破，通过优化多孔金属的选材和结构，可以赋予其极为类似生物材料的性能，从而可以比较完美的成为人体骨骼的替代品，这样的进展无疑是对全体人类的生存和发展极为有益的。所以说，多孔金属材料就是一种结构优异、性能极佳且功能多样的工程材料，尽管从其诞生到如今才不过短短十几年，但由于它兼具结构材料和功能材料的优越性能，已经使得其成为了金属材料和多孔材料中最具发展潜力的且发展空间最为广阔的一种工程材料。如今，我们正处于科学技术突飞猛进的时代，不断地研究和发展是科研工作必然的走向，而人类活动范围的扩大和物质需求的增长，使得现今资源紧张的态势已经极为明显，因此科研有责任肩负起挖掘新材料、新能源的任务，来帮助人类缓解资源紧张的局面。面对这样的大环境，具有极为优异的特性且满足资源循环利用需求的多孔金属材料显现出了极大地优越性，发展多孔金属材料必然是大势所趋，这不仅仅是科研的走向，更是历史的选择。泡沫金属从结构上可分为开孔和闭孔两种形式，前者具有连续贯通的三维多孔结构，流体可以从中间流过；后者内部气孔相互独立，并且每个气孔都是封闭的。其开孔体具有散热能力高、吸声性好、渗透性好、电磁屏蔽好等特点；其闭孔体具有隔声、吸热、比刚性高、导热率低、冲击能吸收好等特东安。作为一种新型功能材料，它在电子、化工、冶金、机械、建筑、能源、交通运输、航空航天等工业中有着广泛的用途。
目 录
第一章 绪论 1
1.1多孔金属材料的简介与应用 1
1.2研究背景 4
1.3研究目的 9
1.4创新点 9
第二章多孔金属水冷系统研究方案 10
2.1研究目标和研究内容 10
2.2实验台的主要结构 11
2.3泵的选择 14
2.4整个实验系统的搭建 14
2.5系统的测试 17
2.6项目研究的主要技术指标与关键技术.........................................................19
第三章研究结果以及分析 21
3.1泡沫铜样品的几何参数 21
3.2 实验结果的研究 21
3.2.1空通道的理论与测量值的比较 21
3.2.2不同泡沫金属样品的热阻性能对比 22
3.2.3不同孔隙率泡沫金属样品的性能对比 23
3.2.4同一孔隙率不同孔密度值的性能对比 24
3.2.5不同样品压降随流量变化对比 25
3.2.6实测结果与国外相关文献的对比 25
3.3总结 26
结语 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1多孔金属材料的简介与应用
什么是多孔金属：多孔金属就是金属本体是由微小球状体（俗称粉末）经高温烧结而成，金属内部各个方向都布满极微小细孔，故名多孔金属，也叫透气金属或叫多孔透气 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
钢如图11所示
/图11多孔金属
多孔金属材料最受人关注之点在于可根据各种实际需要控制其孔隙结构分布。表征多孔金属微观结构的主要特性参数有：孔隙率、孔密度、孔径、孔径分布、体积分数等。多孔金属的孔密度（ppi）其定义是单位英寸长度(0.0254m)的样品所包含的主孔隙数目。ppi值越高，代表孔密度越高。
比如60ppi多孔金属, 孔隙尺寸大约为：
比如100ppi多孔金属, 孔隙尺寸大约为：
同样的孔隙率，可以有不同的孔密度，如图12所示，对于I型多孔金属，孔隙直径大，孔密度自然就小；而对II型多孔金属，孔隙直径小，孔密度自然就大。孔密度越大，意味着比表面积越大。
图12 同样孔隙率的多孔金属可具有不同的孔密度
目前，对于多孔材料的相关研究较多，但多孔有机高分子材料的耐高温性质较差，且强度也较低，而多孔陶瓷则具有极强的易脆性，使得其在震动条件下难以维持自身的结构，因此，具有极为优越的性能的多孔金属材料一经问世便迅速获得了广泛的使用。多孔金属材料是由金属骨架和孔隙共同组成的，因此具有一定的金属特性，如可焊接等。而孔隙的引入则为材料带来了其他致密金属材料所不具备的优异特性，直观的有比重较小、比表面增大等，除此之外，孔隙的出现为发散气体、热量、能量以及渗透提供了通路，因此多孔金属的散热能力较强，表现出很好的耐高温特性，同时也能够表现出较为良好的吸收能量和电磁波等的性能，金属骨架帮助其在震动条件下仍能保持一定的坚固性，而一旦出现结构损伤，由于金属本身的特质使得我们能够直接利用损毁材料作为原材料二次加工。上述优异的特质为多孔金属材料带来了十分广阔的使用空间，不仅在我们的日常生活中常常作为消音材料、医药材料、建筑材料等使用，也在化学化工、航空航天、冶金工业、核工业、石油工业、通信工程以及环保等领域具有十分重要的地位，根据其多种特性，可以被制作成消音器、催化剂、阻燃器、电磁屏蔽器等等器件，为我们的日常生活、工业生产以及科学研究提供了极大的帮助。在其孔隙中填充多重复合材料后，还可以产生一些其他的特质。而有报道称，目前日本的研发团队已经在利用多孔金属材料进行人造骨骼的研究过程中取得了极大的突破，通过优化多孔金属的选材和结构，可以赋予其极为类似生物材料的性能，从而可以比较完美的成为人体骨骼的替代品，这样的进展无疑是对全体人类的生存和发展极为有益的。所以说，多孔金属材料就是一种结构优异、性能极佳且功能多样的工程材料，尽管从其诞生到如今才不过短短十几年，但由于它兼具结构材料和功能材料的优越性能，已经使得其成为了金属材料和多孔材料中最具发展潜力的且发展空间最为广阔的一种工程材料。如今，我们正处于科学技术突飞猛进的时代，不断地研究和发展是科研工作必然的走向，而人类活动范围的扩大和物质需求的增长，使得现今资源紧张的态势已经极为明显，因此科研有责任肩负起挖掘新材料、新能源的任务，来帮助人类缓解资源紧张的局面。面对这样的大环境，具有极为优异的特性且满足资源循环利用需求的多孔金属材料显现出了极大地优越性，发展多孔金属材料必然是大势所趋，这不仅仅是科研的走向，更是历史的选择。泡沫金属从结构上可分为开孔和闭孔两种形式，前者具有连续贯通的三维多孔结构，流体可以从中间流过；后者内部气孔相互独立，并且每个气孔都是封闭的。其开孔体具有散热能力高、吸声性好、渗透性好、电磁屏蔽好等特点；其闭孔体具有隔声、吸热、比刚性高、导热率低、冲击能吸收好等特东安。作为一种新型功能材料，它在电子、化工、冶金、机械、建筑、能源、交通运输、航空航天等工业中有着广泛的用途。
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