图1-5 实验系统图

据估计该传热系数的不确定度由克莱恩和麦克林托克[12]提出的方法测得约12.0％。

(4)对于多孔金属流动换热性能，普遍的观点是：它的确会显著强化对流换热, 大大降低加热壁面的温度, 而且对流换热能力会随 Re 数的增大而逐渐增强。多孔金属传热性能的好坏与金属骨架的百分比有关，当孔隙率很低时，传热主要依靠金属骨架的导热；而当孔隙率很高时，传热越来越接近光管的对流换热。因此一定存在最优孔隙率。而在同样的孔隙率下，随着孔密度的增大时, 平均Nu 数先增大,后趋于不变, 从而表明存在使换热得以强化的最佳孔密度值。

在泡沫金属水冷换热研究方面，Boomsma和Poulikakos[13]等以水为冷却介质，其泡沫铝样品大小为长40mm，宽40mm，厚2mm。实验进行的体积流量分别为（0—60 l/h）和（60—300 l/h），相应流速分别为(0—0.21m/s) 和（0.21—1.04m/s）。他们研究发现：孔隙率在70%～80%左右和孔密度在40ppi～60ppi时，流动阻力和换热性能达到最佳的平衡点，其综合性能高出现有的板式换热器约一倍左右；广州能源所的纪献兵和徐进良等[14]针对88%孔隙率的泡沫铜，孔密度分别为30ppi，60ppi，90ppi。研究发现：多孔金属流动换热最大Nu数可达空矩形通道的13倍, 但与空通道相比, 泡沫金属通道的压力降显著增大,其样品尺寸长52mm, 宽8mm, 厚3mm, 流动工质为水，当加热功率q=32W/cm2和质量流量是13.6L/hour时, 加热壁面中心温度比光管降低了30℃，此实验的流动Re数为100—1700之间；新加坡的Zhang等[15]的研究工作具有代表性，他们系统对比了不同孔隙率和孔密度的泡沫铜的散热性能，其孔隙率为60%、70%、80%和90%，孔密度分别为60ppi和100ppi。 将泡沫铜粘合在铜板上构成散热器,研究发现：对于孔隙率80%、孔密度为60ppi的泡沫铜热沉，在流量为36L/hour时，热阻可达到0.3K/W, 而压降则为10kPa；而对于孔隙率90%、孔密度为100ppi的泡沫铜热沉，热阻可达到0.35K/W。上述优选的泡沫金属散热综合性能甚至超过一般的微通道散热器。

但仔细研究发现：近几年国内传热学者对多孔金属的流动换热进行了一定研究，但总体来看，主要存在以下四方面的问题：（1）各方面的研究结果不一致，甚至相互矛盾。西安交通大学的赵长颖课题组实验研究认为多孔金属换热器综合性能明显好于传统的翅片型换热器，而清华大学的姜培学课题组的实验研究认为板翅（优选板翅）强化换热的性能并不差于多孔金属。这些矛盾结果可能来自于所选用的多孔金属结构差异；（2）研究很不系统，缺乏不同孔隙率孔密度的比较数据。尤其是国内广州能源所的纪献兵等所做的实验也只是针对88%的孔隙率泡沫铜，孔密度分别为（30ppi，60ppi，90ppi）, 对应的是大、中、小孔多孔金属。上述清华大学姜培学所做的实验也主要针对92%的孔隙率，孔密度是20ppi,  实验材料为泡沫铜和泡沫镍。

    针对上述问题，本项目在搭建多孔金属散热热沉实验台的基础上，对不同孔隙率孔密度的多孔金属进行系统的实验研究，深入了解不同几何结构参数对换热以及流动阻力的影响。

 1.3研究目的

本文对泡沫金属的散热性能进行了研究，测试了泡沫金属在不同情况下的散热性能，对今后其在散热方面的应用具有一定的借鉴意义。同时，搭建试验台等一系列的操作对于我们还未工作的大学生的动手能力也是一种培养。

多孔金属的的热沉室，必须满足以下几点要求:

（1） 置换和拆装过程应该简便 

（2） 需解决整个实验的漏水问题。