随着工业的快速发展,能源与环境的问题越来越突出,各行各业都开始倡导节能减排。对于制冷空调系统而言,提高能效是落实节能减排政策的主要方式。提高能效一方面可以采用新型换热器材料,另一方面需要提高空气侧的换热系数。泡沫金属具有较大的比表面积,良好的扰流特性,将其应用在换热器上,可以减小换热器体积。提高空气侧的换热系数重点在于提高换热器在冷凝工况下的换热。因此本文将泡沫金属应用在换热器空气侧,对其在空气侧冷凝工况下的换热和压降特性展开实验和模拟研究。本文设计并搭建了泡沫金属冷凝除湿实验台,对不同工况下的湿空气在泡沫金属内流动换热和压降进行测量。对不同的进口条件(进口湿度、温度、流速、冷却水温)和泡沫金属结构进行实验测试,结果表明:换热系数和压降随着湿度的增大而增大,换热系数增大了67%,压降增大62%。随着进口温度的增大,换热系数和压降均增大。冷凝水附着在金属丝表面,使换热热阻增大,同时对显热换热有抑制作用。为了提高换热性能,将凝结的液滴及时地排出,对泡沫金属的表面进行疏水处理。这样不仅利于显热换热量的提高,还有利于新液滴的形成。采用化学方法对泡沫金属表面进行疏水处理和修饰,并通过实验验证疏水表面的良好换热特性。通过对疏水和无表面改性的样件对比,研究结果表明,随着湿度、温度、流速和冷却水温的提高,疏水处理的表面的换热量均比无表面处理的换热量高,这说明了,疏水处理能够提高换热性能。为了实现对析湿冷凝下泡沫金属的模拟研究,本文建立了泡沫金属纤维上液滴的形成、生长和运动的数学模型。根据液滴成核理论得到液滴形成时的传质量;根据在相界面上的组分守恒和质量守恒原理得到液滴生长时的传质量;通过计算在不同位置上液滴的接触角,能够算出液滴的壁面附着力,根据受力分析和运动定律即可得到液滴运动的规律。同时,将泡沫金属单元近似简化为十四面体,建立泡沫金属的几何模型,选取计算区域和边界条件,将液滴行为的数学模型通过UDF嵌入到Fluent中,实现泡沫金属在析湿工况下的换热和压降的模拟,并与实验进行对比,对比结果表明:模拟得到的换热结果与实验的换热结果最大偏差为11.9%;模拟得到的压降的结果与实验的压降结果最大偏差为17.7%。