فیلترهای فلزی متخلخل مواد کاربردی هستند که از پودرهای فلزی، مشهای بافته شده یا الیاف از طریق فرآیندهای پخت دقیق ساخته میشوند و ساختارهای حفرهای سه بعدی به هم پیوسته را تشکیل میدهند که خواص مکانیکی فلزات را با ویژگیهای فیلتراسیون مواد متخلخل ترکیب میکنند. کاربردهای صنعتی آنها بسیار فراتر از جداسازی جامدات ساده-مایع است و به عنوان اجزای اصلی چند منظوره در بخشهای مختلف عمل میکند.
I. فیلتراسیون دقیق و فناوری جداسازی
عملکرد اصلی فیلترهای فلزی متخلخل در توزیع دقیق اندازه منافذ آنها نهفته است که امکان فیلتر کردن در درجه های دقت مختلف را فراهم می کند:
فیلتر{0}فیلتر گاز بسیار تمیز: فیلترهای متخلخل مبتنی بر نیکل یا فولاد ضد زنگ 316 لیتری در تولید نیمه هادی به طبقه بندی ULPA (هوای بسیار کم نفوذ) می رسند که غلظت ذرات زیر 0.1 میکروگرم بر مترمربع را در محیط های اتاق تمیز تضمین می کند.
-غرب زدایی گاز با دمای بالا: فیلترهای ساخته شده از مواد سری Hastelloy یا Inconel به طور پیوسته در 800 درجه کار می کنند، که در سیستم های تصفیه گازهای دودکش با دمای بالا برای نیروگاه های زغال سنگ{3} مستقر می شوند.
جداسازی امولسیونی: از طریق مدولاسیون انرژی سطحی، غشاهای متخلخل مبتنی بر تیتانیوم{0}} امولسیونهای روغنی{1}}آب را با راندمان جداسازی بیش از 99.9 درصد، امولسیون زدایی کارآمد میکنند.
II. سیستم های کنترل دینامیک سیالات
ساختار منافذ منحصر به فرد فلزات متخلخل آنها را به عناصر کنترل سیال ایده آل تبدیل می کند:
دستگاههای بافر فشار: فیلترهای فلزی متخلخل چند لایه در سیستمهای انتقال گاز طبیعی با فشار بالا، نوسانات فشار را در محدوده ± 0.5 بار کنترل میکنند و همزمان ذرات را فیلتر میکنند.
تنظیم دقیق جریان: طراحی منافذ گرادیان کنترل جریان خطی را در محدوده اعداد رینولدز 5-5000، که در سیستمهای اندازهگیری فرآیند شیمیایی استفاده میشود، امکانپذیر میسازد.
تضعیف صوتی: صدا خفه کن های فلزی متخلخل در سیستم های سوخت موتور هواپیما صدای سیال را 20-35 دسی بل کاهش می دهد و در عین حال عملکرد فیلتر سوخت را حفظ می کند.
III. مهندسی واکنش و تشدید فرآیند
به عنوان حامل های عامل دار، فلزات متخلخل نقش مهمی در صنایع فرآیند ایفا می کنند:
راکتورهای کاتالیزوری: بسترهای فلزی متخلخل بارگذاری شده با کاتالیزور 3-5 برابر بازده انتقال جرم بالاتری نسبت به راکتورهای سنتی با بستر بسته با 60 درصد کاهش افت فشار نشان میدهند.
سیستم های توزیع گاز: اسپارگرهای گاز متخلخل تیتانیوم در بیورآکتورها به ضرایب انتقال جرم اکسیژن (kLa) بیش از 200h-1 دست می یابند.
راکتورهای الکتروشیمیایی: به عنوان لایه های انتقال متخلخل (PTL) در الکترولیزهای PEM، مواد تیتانیوم متخلخل قابلیت هدایت الکترونی و مدیریت گاز عالی را ارائه می دهند.
IV. سیستم های حفاظتی ایمنی
ویژگی های مهار شعله و ضد انفجار{0}}از سطح ویژه و هدایت حرارتی بالای آنها ناشی می شود:
شعله گیرها: شعله گیرهای متخلخل فولادی ضد زنگ مطابق با گواهینامه EN ISO 16852 هستند و از انتشار شعله بیش از 300 متر بر ثانیه جلوگیری می کنند.
حفاظت دریچه تنفس: فیلترهای فلزی متخلخل نصب شده قبل از دریچه های تنفس مخزن ذخیره مواد شیمیایی، بازیابی بخار و محافظت در برابر انفجار را امکان پذیر می کند.
فیلترهای هستهای-گرید: فیلترهای متخلخل آلیاژی نیکل- برای سیستمهای تهویه نیروگاه هستهای مطابق با استانداردهای ASME N509 است.
V. سیستم های مدیریت حرارتی و انرژی
ساختار منحصر به فرد فلزات متخلخل پتانسیل قابل توجهی در کاربردهای انرژی نشان می دهد:
مبدلهای حرارتی تغییر فاز: فتیلههای متخلخل مسی در لولههای حرارتی، نیروهای مویرگی بیش از 20 کیلو پاسکال تولید میکنند، با چگالی انتقال حرارت 5 تا 8 برابر بیشتر از رادیاتورهای معمولی.
سلولهای سوختی: فلزات متخلخل تقویتشده با فیبر کربن، بهعنوان لایههای انتشار گاز در PEMFC، هدایت الکتریکی استثنایی و قابلیتهای مدیریت آب را ارائه میکنند.
خنک کننده فلز مایع: مواد تنگستن متخلخل به طور موثر جریان و انتقال حرارت آلیاژهای سرب لیتیوم مایع- را در سیستم های پتویی راکتور همجوشی کنترل می کنند.
