ارزیابی کارایی مواد متخلخل در انتقال حرارت اجباری: وضعیت حاضر و چالشهای پیش رو

در صنعت برای افزایش سطح انتقال حرارت غالبا از پره­ها استفاده می­شود؛ اما در برخی موارد به‌دلیل محدودیت در فضا و شرایط عملیاتی، دارای بازدهی محدودی است. با توجه به توانایی محیط متخلخل در افزایش بازدهی حرارتی، از راه افزایش سطح تبادل انرژی و تغییر در گرادیان سرعت، حضور مواد متخلخل به‌عنوان راهکاری نوین در افزایش انتقال حرارت مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش با هدف ارزیابی امکان استفاده از مواد متخلخل در کاربردهای صنعتی، ضمن بررسی آخرین مطالعات، عوامل مؤثر بر انتقال حرارت (عدد ناسلت (Nu)) در حضور این دسته از مواد (آرایش، هدایت حرارتی، گرادیان حفره‌ها، درصد تخلخل، تراوایی و عدد دارسی، ضخامت، سرعت سیال و حضور چشمۀ حرارتی) ارزیابی شده‌اند. آرایش‌های مختلف بررسی‌شده در دو دستۀ جزئی و کاملا متخلخل تقسیم­بندی می­شوند؛ در میان آرایش­های بررسی‌شده، آرایش کاملا متخلخل غالبا بالاترین مقدار افزایش در میزان انرژی تبادل یافته و افت فشار را از خود نشان داده است. با توجه به افزایش افت فشار ضمن حضور محیط متخلخل، معیاری برای ارزیابی آرایش­های مختلف گزارش شده است. در پایان به محدودیت­ها و چالش­های پیش رو در استفاده از این مواد پرداخته شده است.