Особенности структуры и использования газоармированных металлов в энергетических устройствах

Abstract

RU: Постановка задачи. Проблема преобразования лучистой энергии (например, Солнца) в электрическую или тепловую связана, в первую очередь, с необходимостью применения новых материалов с высокой теплопроводностью и эффективностью поглощения световых лучей. Поглощательная способность традиционных материалов может быть повышена только специальной окраской (чернением). Однако чернение заметно снижает теплопроводность и не дает стабильных характеристик из-за изменения цвета покрытия или его разрушения. Применение металлов и сплавов, имеющих сотовую структуру, позволяет резко увеличить удельную площадь поверхности конструкции и способствует более глубокому проникновению лучей в объем материала. Цель работы: выяснение особенностей поглощения и испускания лучистой энергии газоармированным металлом с сотовой структурой при ориентации пор перпендикулярно поверхности образца. Результаты. Установлено, что материал с аксиально-цилиндрической пористостью интенсифицирует поглощение излучения, приближаясь по характеру процесса поглощения к абсолютно черному телу. С прекращением действия светового излучения пористый образец охлаждается в 2−3 раза быстрее монолитного, т. к. сотовая структура имеет большую площадь свободной поверхности, способной излучать поглощенную ранее энергию. Показано, что окружающая среда (вакуум, водород) существенно влияют на поглощательную способность анизотропно-пористых металлов и сплавов. Научная новизна. Обнаружены аномальные теплофизические свойства в газоармированных материалах с сотовой структурой на образцах структурно-анизотропных пористых металлов и сплавов. Практическая значимость. Сотовая структура и высокая теплопроводность в направлении ориентации пор могут сделать газары конкурентноспособными при изготовлении поглотителей солнечной энергии как на Земле, так и в Космосе. Обладая развитой поверхностью, газары очень быстро отдают и принимают тепло при контакте с жидкостями и газами. Поэтому их использование в теплообменниках резко уменьшит металлоемкость и повысит тепловую эффективность энергетических устройств.

UK: Постанова проблеми. Проблема перетворення енергії випромінювання (наприклад, Сонця) на електричну або теплову пов’язана, в першу чергу, з необхідністю використання нових матеріалів із високою теплопровідністю і ефективністю поглинання світлових променів. Поглинальна здатність традиційних матеріалів може бути підвищена тільки спеціальним фарбуванням (чорнінням). Однак чєрніння зменшує теплопровідність і не дає стабільних характеристик через зміни кольору покриття або його руйнування. Використання металів і сплавів із сотовою структурою дозволяє різко збільшити питому площину поверхні конструкції і сприяє більш глибокому занурюванню променів в об’єм матеріалу. Мета роботи: з’ясування особливостей поглинання і випромінювання променистої енергії газоармованим металом із сотовою структурою за орієнтування пор перпендикулярно поверхні зразка. Результати. Встановлено, що матеріал з аксіально-циліндричною пористістю інтенсифікує поглинання випромінювання, наближаючись за характером процесу поглинання до абсолютно чорного тіла. З припиненням дії випромінювання пористий зразок охолоджується у 2…3 рази швидше, ніж монолітний, завдяки сотовій структурі, яка має більшу ступінь чорноти, за рахунок чого випромінює більше енергії. Показано, що навколишнє середовище (вакуум, водень) суттєво впливає на поглинальну здатність анізотропно-пористих металів і сплавів. Наукова новизна. Виявлено аномальні теплофізичні властивості в газоармованих матеріалах із сотовою структурою на зразках структурно-анізотропних металів і сплавів. Практична значимість. Сотова структура і висока теплопровідність у напрямку орієнтації пор можуть зробити газари конкурентоздатними для виготовлення поглиначів сонячної енергії як на Землі, так і в Космосі. Маючи розвинуту поверхню, газари дуже швидко віддають і приймають тепло під час контакту з рідинами і газами. Тому їх використання в теплообмінниках різко зменшить металоємність і підвищить теплову ефективність енергетичних пристроїв.

EN: Problem statement. The problem transformation of radiant energy (for example, solar) in the electric or thermal is connected, first of all, with necessity application of new materials with high heat conductivity and efficiency of absorption light beams. The absorption ability of traditional materials can be raised only special a black paint covering. However the black paint considerably reduces heat conductivity and does not give stable characteristics because change a color covering or its destruction. Application of metals and the alloys having cellular structure, allows to increase sharply the specific area of a surface a design and deeper penetration of beams into material volume. The work purpose: finding-out of features absorption and emission of radiant energy include gas metal with cellular structure at orientation a time perpendicularly surface of the sample. Results. It is established that the material with axial-cylindrical porosity intensifies radiation absorption, coming nearer on character process of absorption to absolutely black body. With cancellation of light radiation the porous sample is cooled in 2…3 times faster monolithic since the cellular structure has the big area of the free surface, capable to radiate the energy absorbed earlier. It is shown that environment (the vacuum, hydrogen) make essential impact on absorption ability of anisotropic-porous metals and alloys. Scientific novelty. Are found out abnormal the heat physical properties of include gas materials with cellular structure on samples of structurally-anisotropic porous metals and alloys. Practical importance. The cellular structure and high heat conductivity in a direction orientation of a time can make a gazars competitive at manufacturing absorbers of solar energy both on the Earth, and in space. Possessing the developed surface, gazars very quickly give and accept heat at contact to liquids and gases. Therefore their use in heat exchangers will sharply reduce metal consumption and will raise thermal efficiency of power devices.