目前在工業(yè)領(lǐng)域，由于水作為冷卻工質(zhì)的工業(yè)設(shè)備受到較大程度的限制，而液態(tài)金屬長期以來一直在同步加速器和核反應(yīng)堆的冷卻過程中表現(xiàn)卓越，導(dǎo)熱系數(shù)高、單位體積比熱高、運(yùn)動黏度低、蒸汽壓力低的液態(tài)金屬，尤其是鎵或其合金具有安全無毒的特性， 可以替換現(xiàn)有系統(tǒng)中的水工質(zhì)，從而使換熱器能擺脫對水的依賴?；谶@一理念，筆者提出無水換熱器的概念。當(dāng)前，水資源不足帶來的嚴(yán)重問題使得對無水技術(shù)的探索提升到一個新的高度，可以看到，隨著以金屬流體作為高效傳熱介質(zhì)的無水換熱器的推廣應(yīng)用，必將顯著推進(jìn)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

 

  3.3 面向工業(yè)應(yīng)用的液態(tài)金屬換熱器研究和應(yīng)用中的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題

 

  液態(tài)金屬換熱器的研究剛處于起步階段，與任何新技術(shù)面臨的情況類似，存在一些關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題有待突破。

 

  1） 低熔點(diǎn)液態(tài)金屬及其合金流體的研究還不充分，其物理性質(zhì)、溫度效應(yīng)、相變機(jī)制、熱物性與組分的關(guān)系等有待進(jìn)一步研究。

 

  2） 金屬流體流動和傳熱特性的理論建模及試驗(yàn)方法，強(qiáng)化換熱方案的提出和優(yōu)化，強(qiáng)化換熱極限的預(yù)測，新型傳熱機(jī)制如室溫金屬與常規(guī)流體基礎(chǔ)傳熱機(jī)制異同規(guī)律，以及液態(tài)金屬及其合金在各種流道包括微流道中的強(qiáng)化流動和傳熱關(guān)系式規(guī)律需要揭示。

 

  3） 金屬流體的電磁驅(qū)動方法、復(fù)雜多場（電磁場、流場、熱場等）耦合問題的理論建模、數(shù)值計算和預(yù)測。

 

  4） 低熔點(diǎn)液態(tài)金屬與基底或管材的相互作用機(jī)制，腐蝕規(guī)律的揭示及解決方法。

 

  5） 低熔點(diǎn)金屬合金組成的相圖規(guī)律，室溫金屬流體混合工質(zhì)實(shí)現(xiàn)最低熔點(diǎn)、最大強(qiáng)化換熱及最小流動阻力時所對應(yīng)的熱工學(xué)規(guī)律。

 

  6） 不同介質(zhì)（如液態(tài)金屬-水混合物，液態(tài)金屬-液態(tài)金屬混合物、液態(tài)金屬-空氣混合物等）的換熱器特性、應(yīng)用形式和應(yīng)用場合，以及與不同余熱利用對象的匹配關(guān)系。

 

  4 結(jié)語

 

  隨著能源形勢日趨嚴(yán)峻，節(jié)能減排越來越成為當(dāng)前工業(yè)及其他部門面臨的重要問題。低品位余熱是節(jié)能減排的重要組成部分，其利用技術(shù)對可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)影響。但當(dāng)前余熱利用技術(shù)基本上沿用水作為冷卻工質(zhì)，在偏遠(yuǎn)缺水地區(qū)受到較大應(yīng)用限制。為此，筆者提出以液態(tài)金屬代替水用于余熱利用等工業(yè)領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)高效換熱，而且不受空間地域限制。隨著液態(tài)金屬在國民經(jīng)濟(jì)各部門的推廣應(yīng)用，相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)對應(yīng)調(diào)整，能源體系可能也會隨之發(fā)生變化。在此基礎(chǔ)上，有必要建立專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，對液態(tài)金屬余熱利用技術(shù)的特性及應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)深入地研究，并將其充分應(yīng)用于實(shí)踐。此方面工作的推進(jìn)可望開辟出一個工業(yè)余熱換熱器研究與應(yīng)用的新前沿，發(fā)展出一大類嶄新的以低熔點(diǎn)金屬及其合金流體作為流動傳熱工質(zhì)的高性能無水換熱器系統(tǒng)，通過解決由此引申出的一系列熱物性、流動、傳熱學(xué)、換熱器設(shè)計等問題，推動液態(tài)金屬換熱器這一先進(jìn)學(xué)科方向的進(jìn)展，從而為世界范圍內(nèi)節(jié)能減排的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。