微通道换热器前景
微通道换热器研究进展
微通道换热器研究进展
钟毅尹建成潘晟旻
(昆明理工大学)
摘要：从微通道换热器的发展历史出发,介绍其制造方式、结构和材料,重点介绍对微通道换热器发展和降低成本有重要影响的全铝微通道管材成形加工技术。对微通道传热的特征进行述评,从微电子微机械高效传热、CO2制冷减少温室气体排放和提高家用空调能效比几个方面展现微通道换热器的应用前景。
关键词：微通道;换热器;传热特性;压力降;空调;制冷
换热器工质通过的水力学直径从管片式的 10~50mm,板式的 3~10mm,不断发展到小通道的 0.6~2mm,微通道的 10~600μm,这既是现代微电子机械快速发展对传热的现实需求,也是微通道具有的优良传热特性使然。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。
1 微通道换热器的发展历程
微通道换热器(见图1[1-2])的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981年,Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念;1985年,Swife,Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技术的发展,人们已经能够制造水力学直径 10~1 000μm通道所构成的微尺寸换热器。1986年Cross和Ramshaw研制了印刷电路微尺寸换热器,体积换热系数达到7MW/(m3·K);1994年Friedrich和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/(m3·K);2001年,Jiang等提出了微热管冷却系统的概念,该微冷却系统实际上是一个微散热系统,由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器,可实现主动冷却,支持高密度热量电子器件的高速运行[3]。
在汽车空调方面,由于传统的氟利昂系列制冷剂对臭氧层具有较强的破坏作用,已被《蒙特利尔议定书》禁止。R134a 作为一种过渡型替代品,由于其温室效应指数很高(约为CO2的1 300倍[4]),也被《京都议定书》所否定。CO2在蒸发潜热、比热容、动力黏度等物理性质上具有优势[5],若采用合适的制冷循环,CO2在热力特性上可与传统制冷剂相当,甚至在某些方面更具优势。但是CO2制冷循环为超临界循环,压力很高[6],在空调系统中高压工作压力要到13MPa以上,设计压力要达到42.5MPa,这对压缩机和换热器的耐压性均提出了很高的要求。在结构轻量化和小型化的前提下,微通道气体冷却器是同时满足耐压性、耐久性和系统安全性的必然选择。目前欧盟已做好准备,将于2011年全面使用CO2工质的汽车空调系统。
在家用空调方面,当流道尺寸小于3mm时,气液两相流动与相变传热规律将不同于常规较大尺寸,通道越小,这种尺寸效应越明显。当管内径小到 0.5~1mm时,对流换热系数可增大50%~100%。将这种强化传热技术用于空调换热器,适当改变换热器结构、工艺及空气侧的强化传热措施,预计可有效增强空调换热器的传热、提高其节能水平。
与最高效的常规换热器相比,空调器的微通道换热效率可望提高20%~30%[3]。在这方面,全球几大散热器生产厂家如Delphi,Aluventa和Danfoss等已经开始将微通道散热器推广应用于家用空调如多联机、户式中央空调,这将使产品拥有巨大的竞争力。我国阳江宝马利、江苏康泰也在紧跟全球换热器发展步伐,已开发出多种微通道家用空调散热器。
2 微通道换热器的类型、材料及加工方式
微通道换热器按外形尺寸可分为微型微通道换热器和大尺度微通道换热器。
2·1 微型微通道换热器
微型微通道换热器是为了满足电子工业发展的需要而设计的一类结构紧凑、轻巧、高效的换热器,其结构形式有平板错流式微型换热器、烧结网式多孔微型换热器。
微型微通道换热器可选用的材料有:聚甲基丙烯酸甲酯、镍、铜、不锈钢、陶瓷、硅、Si3N4和铝等[7]。采用镍材料的微通道换热器,单位体积的传热性能比相应聚合体材料的换热器高5倍多,单位质量的传热性能也提高了50%[8-9]。
采用铜材料,可将金属板材加工成小而光滑的流体通道,且可精确控制翅片尺寸和平板厚度,达到几十微米级,经钎焊形成平板错流式结构,传热系数可达45MW/(m3·K),是传统紧凑式换热器的20倍[10]。
采用硅、Si3N4等材料可制造结构更为复杂的多层结构,通过各向异性的蚀刻过程可完成加工新型换热器,使用夹层和堆砌技术可制造出各种结构和尺寸,如通道为角锥结构的换热器[11-12]。
随着微加工技术的提高,目前可以加工出流道深度范围为几微米至几百微米的高效微型换热器。此类微加工技术包括:平板印刷术、化学刻蚀技术、光刻电铸注塑技术(LIGA)、钻石切削技术、线切割及离子束加工技术等[7]。烧结网式多孔微型换热器采用粉末冶金方式制作。
2·2 大尺度微通道换热器
大尺度微通道换热器主要应用于传统的工业制冷、余热利用、汽车空调、家用空调、热泵热水器等。其结构形式有平行流管式散热器和三维错流式散热器。由于外型尺寸较大(达1.2m×4m×25.4mm[13]),微通道水力学直径在 0.6~1mm 以下,故称为大尺度微通道换热器。大尺度下微通道的加工与微尺度下微通道的加工方式显著不同,前者需要更高效的加工制造技术。目前,形成微通道规模化的生产技术主要是受挤压技术,受压力加工技术所限,可选用的材料也极为有限,主要为铝及铝合金,它们是1100,1197(D97),3003和3102,其成分列于表1。铝及铝合金微通道平行流管的主要生产方法列
于表2。
3 微通道换热器的传热特征
3.1 热传导效率
式中:h为热传导效率;Nu为努赛尔数;k为热导率;d为通道的水力学直径[15]。由上式可知,微通道由于其微小的水力学直径可获得较大的换热效率。
3.2 工质流动方式
常规换热器的工质流动方式为湍流
微通道换热器的工质流动方式为层流
3.3 压力降
式中:Δp为压力降;f为摩擦因子;L为流动长度;G为流量;ρ为密度[15]。微通道换热器采用分布流动可以提供较短的流动长度L,因此,尽管d有所减小,微通道换热器工质流动的压力损失仍可达到中等水平。
微通道换热器与常规换热器热力特征间的比较如表3所示。
4 微通道换热器的应用前景
4.1 微通道换热器在CO2制冷方面的应用
随着我国汽车工业的发展,汽车空调逐渐普及并成为国产汽车的标准配件,市场空间巨大。2001—2008年我国汽车空调压缩机产量与汽车产量增长趋势如图2所示(数据来源:国家统计局)。
基于环保要求,环境友好型工质CO2的应用引起学术界和工业界的高度重视。与R134a和R1234yf相比,CO2的低温室效应指数(GWP=1)、破坏臭氧潜能值低(ODP=0)、不可燃性、无毒以及稳定的化学性质都具明显优势。CO2的蒸发潜热较大,单位容积制冷量相当高,故压缩机及部件尺寸较小,但CO2排热与吸热过程在跨临界状态下进行,要求以其为工质的换热器有较高的耐压能力。欧洲制冷界经过8年的摸索后发现,在现有的换热器中,微通道换热器具有最好的综合效率[16]。美国伊利诺斯大学制冷空调中心制造的使用微通道换热器的汽车空调样机的性能已达到甚至超过了参照的R134a系统[17]。
微通道换热器在空调器中的应用具有如下优势:
①节能。节能是当今空调器的一项重要指标。常规换热器很难制造出高等级如Ⅰ级能效标准的产品,微通道换热器将是解决该问题的最佳选择。
②成本。与常规换热器不同,微通道换热器不依靠增加材料消耗提高换热效率,在达到一定生产规模时将具有成本优势。
③推广潜力。微通道换热器技术在空调制造领域还有向大型商用空调系统推广的潜力,可以极大提升产品的竞争力和企业的可持续发展能力[3]。
4.2 微通道换热器在微电子等领域的应用
微电子领域遵循摩尔定律飞速发展,伴随晶体管集成度的不断提高,高速电子器件的热密度已达5~10MW/m2,散热已经成为其发展的主要“瓶颈”,微通道换热器取代传统换热装置已成必然趋势。因此在嵌入式技术及高性能运算依赖程度较高的航空航天、现代医疗、化学生物工程等诸多领域,微通道换热器将有具广阔的应用前景。
5·结束语
与常规换热器相比,微通道换热器不仅体积换热系数大,换热效率高,可满足更高的能效标准,而且具有优良的耐压性能,可以CO2为工质制冷,符合环保要求,已引起国内外学术界和工业界的广泛关注。目前,大尺度微通道换热器的关键技术———微通道平行流管的生产方法在国内已渐趋成熟,使得微通道换热器的规模化使用成为可能。
参考文献：略
微通道换热器
申请号/专利号：201020550855
本实用新型涉及一种微通道换热器，包括相互平行的两个集流管、两端分别固定在所述两个
集流管上且垂直于集流管的多个相互平行的扁管、位于相邻两个所述扁管之间的翅片，所述
两集流管之间还装有平行于所述扁管的边板，所述边板具有平行于所述扁管中心平面的隔板
和至少一条垂直于所述隔板且沿所述扁管长度方向延伸的肋板。本实用新型的边板，采用的
不是平直板，而是在平板上增设有肋板；当换热器受到振动或者冲击时，边板最先受撞击变
形，采用具有肋板的边板其抗变形能力增强，能够有效保护内部的扁管不受损坏，同时所述
边板还可有效避免整个换热器与相邻钣金件之间的间隙增大，可增强换热性能。
申请日：2010年09月30日
公开日：
授权公告日：2011年05月18日
申请人/专利权人：力博特公司
申请人地址：美国俄亥俄州哥伦布迪尔伯恩道1050号
发明设计人：樊易周;靳世文;任挪颖;张宏宇;谯峤
专利代理机构：深圳市顺天达专利商标代理有限公司
代理人：高占元
专利类型：实用新型专利
分类号：F25B39/00;F28D7/16;F28F9/02
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微通道换热器空调系统性能试验分析
张蕾
【摘要】：本文通过对两套采用微通道换热器的KFR-72LW空调器样机(1号机:室内外换热器均采用微通道换热器;2号机:室外机为微通道换热器,室内机为管翅式换热器),分别进行性能测试,对比分析采用微通道换热器与管翅式换热器的空调器性能差异。试验结果分析显示:微通道换热器空调器具有高效(强制冷性能)、减排(减少制冷剂充注量)、低成本(换热器小型化)等优点;但制热工况下,因室外机采用微通道换热器,换热面积大幅度减小,蒸发压力过低,导致制热效果不良、系统频繁除霜等问题,有待于进一步研究解决。
【作者单位】：上海日立电器有限公司技术研究部;
【关键词】：微通道换热器管翅式换热器制冷性能制冷剂充注量高效
【分类号】：TU831.3
【正文快照】：
0引言我国于2009年将要实施家用空调器的新能效标准,对空调器的能效比提出了相当高的要求:空调器制冷量4500W的能效等级必须达到标准规定的2级,即能效比3.2。按照这一要求,需要大幅提高空调器的整机性能。提高空调器整机性能的途径有多个方面,最关键的两个方面是压缩机和两
阳江市宝马利汽车空调设备有限公司
【摘要】：正阳江市宝马利汽车空调设备有限公司成立于1998年,是专业研发、生产与销售汽车空调和汽车铝质散热器的民营企业,国家高新技术企业,广东省教育部科技部产学研结合产业化示范基地和广东省院士专家工作站。
【关键词】：汽车空调系统高新技术企业空调设备阳江市广东省散热器产学研结合示范基地有限公司民营企业
【分类号】：F426.4
【正文快照】：
阳江市宝马利汽车空调设备有限公司成立于1998年,是专业研发、生产与销售汽车空调和汽车铝质散热器的民营企业,国家高新技术企业,广东省教育部科技部产学研结合产业化示范基地和广东省院士专家工作站。公司现有员工600多人,目前建筑面积达8万平方米,拥有8条现代化的专业生产
新同创空调、杰信空调、比克空调、劲达空调、精益空调、松芝空调等等
广州基业汽车空调有限公司成立于1986年7月。2002年8月在中国.广州增城经济技术开发区建立了新的空调生产基地。工厂占地48000 多平方米，现有职工300多人，年产量30万/台套。工厂生产的产品包括：重型汽车空调系统总成，SUV汽车空调系统总成，房车（旅行车）空调系统总成空调电路系统，空调散热器（蒸发器、冷凝器）、水箱、汽车中冷器。工厂的组织管理，生产工艺和质量控制与全球其他工厂的高标准相等同。产品已在国内形成一定占有率并已出口欧盟、美国、韩国，等地。“你的需求，就是我们的追求”是我们的一直以来的目标。
本公司坐落于中国广东省广州市、本厂拥有专业的汽车空调配件生产设备，生产囊括各类车型的所有定型管路.接头、液压油管、蒸发器、膨胀阀、压力阀、干燥瓶等。本厂实力雄厚，技术过硬，管理健全，拥有专业的技术力量，对“产、销、装、修”形成一条龙服务的厂家。自进军汽车空调行业以来，为客户提供技术应用方面的配套服务。庞大的客户群及合作商，遍及华南、华东、华北地区，严谨的运营方案随时直接向客户提供零售、批发、定货服务。恭请业界同行光临指导，共创海内外汽车空调蓝图，拓展本行业发展领域。欢迎新老客户订购！
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广州市燕翔汽车空调配件有限公司
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广州市燕翔汽车空调配件有限公司是以生产、开发和营销集一体的汽车空调部件生产销售企业。专业生产、销售汽车空调储液干燥器和液气分离器、压缩机、电磁离合器、冷凝器，蒸发器、膨胀阀、空调管.风机.各种接头等汽车空调配件.有高精生产线确保品质,及代理汽车零部件.冷媒.及空调维修工具。有专业技术行业人员对轿车、货车、工程车、大中巴空调件有多年经验,及经营纯正各类进口车型OEM件。生产厂位于增城市中新镇慈岭工业区。多年来引进国外企业技术合作。进行国内生产优化。与国内多功能生产企业协作，制造物美价廉产品，为顾客创造更有价值的市场竞争力，本着诚信合作，追求完美的经营理念，以燕翔为品牌，以上乘的产品质量和完善的售后服务网络，建立国内外良好的贸易往来，为中国汽车配件与世界汽配行业共谋发展，共享资源，共创辉
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微通道换热器研究进展 更新时间：2011-06-13 13:53:26 微通道换热器研究进展 钟毅尹建成潘晟旻 (昆明理工大学) 摘要：从微通道换热器的发展历史出发,介绍其制造方式、结构和材料,重点介绍对微通道换热器发展和降低成本有重要影响的全铝微通道管材成形加工技术。对微通道传热的特征进行述评,从微电子微机械高效传热、CO2制冷减少温室气体排放和提高家用空调能效比几个方面展现微通道换热器的应用前景。 关键词：微通道;换热器;传热特性;压力降;空调;制冷 10~50mm, 3~10mm,0.6~2mm,10~600μm,这既是现代微电子机械快速发展对传热的现实需求,也是微通道具有的优良传热特性使然。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。 1 微通道换热器的发展历程 微通道换热器(见图1[1-2])的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981 年,Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念;1985年,Swife,Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技术的发展, 10~1 000μm通道所构成的微尺寸换热器。1986年Cross和Ramshaw研制了印刷电路微尺寸换热器,体积换热系数达到 7MW/(m3·K);1994年Friedrich和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/(m3·K);2001年,Jiang等提出了微热管冷却系统的概念,该微冷却系统实
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国外换热器新进展 【关键词】强化传热,传热元件,壳程设计,新型高效换热器 【摘要】简述了国外近年来换热器的发展概况，介绍了强化传热研究、强化传热元件开发、新型壳程结构设计以及国外推出的各种新型高效换热器的有关情况。 Recent advances on foreign heat exchangers Abstract The recent progress of foreign heat exchangers in lasted years is outlined, research of enhanced heat transfer, development of heat transfer elements and structural design of new type shell side are introduced,and new high-effective heat exchangers abroad are commented. Key words:enhanced heat transfer,heat transfer elements, shell side design,new high-effective heat exchangers 1概述 70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。 最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，
微通道换热器前景
微通道换热器研究进展 微通道换热器研究进展 钟毅尹建成潘晟旻 (昆明理工大学) 摘要：从微通道换热器的发展历史出发,介绍其制造方式、结构和材料,重点介绍对微通道换热器发展和降低成本有重要影响的全铝微通道管材成形加工技术。对微通道传热的特征进行述评,从微电子微机械高效传热、CO2制冷减少温室气体排放和提高家用空调能效比几个方面展现微通道换热器的应用前景。 关键词：微通道;换热器;传热特性;压力降;空调;制冷 换热器工质通过的水力学直径从管片式的 10~50mm,板式的 3~10mm,不断发展到小通道的 0.6~2mm,微通道的 10~600μm,这既是现代微电子机械快速发展对传热的现实需求,也是微通道具有的优良传热特性使然。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。 1 微通道换热器的发展历程 微通道换热器(见图1[1-2])的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981年,Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念;1985年,Swife,Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技术的发展,人们已经能够制造水力学直径 10~1 000μm通道所构成的微尺寸换热器。1986年Cross和Ramshaw研制了印刷电路微尺寸换热器,体积换热系数达到7MW/(m3·K);1994年Friedrich和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/(m3·K);2001年,Jiang等提出了微热管冷却系统的概念,该微冷却系统实际上是一个微散热系统,由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器,可实现主动冷却,支持高密度热量电子器件的高速运行[3]。 在汽车空调方面,由于传统的氟利昂系列制冷剂对臭氧层具有较强的破坏作用,已被《蒙特利尔议定书》禁止。R134a 作为一种过渡型替代品,由于其温室效应指数很高(约为CO2的1 300倍[4]),也被《京都议定书》所否定。CO2在蒸发潜热、比热容、动力黏度等物理性质上具有优势[5],若采用合适的制冷循环,CO2在热力特性上可与传统制冷剂相当,甚至在某些方面更具优势。但是CO2制冷循环为超临界循环,压力很高[6],在空调系统中高压工作压力要到13MPa以上,设计压力要达到42.5MPa,这对压缩机和换热器的耐压性均提出了很高的要求。在结构轻量化和小型化的前提下,微通道气体冷却器是同时满足耐压性、耐久性和系统安全性的必然选择。目前欧盟已做好准备,将于2011年全面使用CO2工质的汽车空调系统。
微通道换热器-why
微通道换热器综述 1 前言 换热器工质通过的水力学直径从管片式的φ10-50mm，板式的φ3-10mm，不 μ，这既是现代微电子机械快断发展到小通道的φ0.6-2mm，微通道的φ10-600m 速发展对传热的现实需求，也是微通道具有的优良传热特性使然。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。 微通道换热器的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90 年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981年，Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念；1985年，Swife，Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技术的发展，人们已经能够制造水力学μ通道所构成的微尺寸换热器。1986年，Cross和Ramshaw研直径φ10-1000m 制了印刷电路微尺寸换热器。体积换热系数达到7MW/(m3·K)；1994年，Friedrich 和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/ ( m3·K)；2001年，Jiang 等提出了微热管冷却系统的概念。该微冷却系统实际上是一个微散热系统，由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器，可实现主动冷却，支持高密度热量电子器件的高速运行。在汽车空调方面，由于传统的氟利昂系列制冷剂对臭氧层具有较强的破坏作用。已被《蒙特利尔议定书》禁止。R134a作为一种过渡型替代品，由于其温室效应指数很高(约为CO2的1300倍)，也被《京都议定书》所否定。CO2在蒸发潜热、比热容、动力黏度等物理性质上具有优势。若采用合适的制冷循环，CO2在热力特性上可与传统制冷剂相当，甚至在某些方面更具优势。但是CO2制冷循环为超临界循环，压力很高。在空调系统中高压工作压力要到13MPa以上，设计压力要达到42.5MPa，这对压缩机和换热器的耐压性均提出了很高的要求。在结构轻量化和小型化的前提下，微通道气体冷却器是同时满足耐压性、耐久性和系统安全性的必然选择。目前欧盟已做好准备，将于2011年全面使用CO2工质的汽车空调系统。 在家用空调方面，当流道尺寸小于3mm时，气液两相流动与相变传热规律将不同于常规较大尺寸。通道越小，这种尺寸效应越明显。当管内径小到φ0.5-1mm 时，对流换热系数可增大50%-100%。将这种强化传热技术用于空调换热器，适当改变换热器结构、工艺及空气侧的强化传热措施，预计可有效增强空调换热器
板式换热器的研究进展
板式换热器的研究进展 发表时间：2020-04-03T14:58:53.603Z 来源：《建筑实践》2019年38卷第22期作者：陈厶玮1 陆明伟2 [导读] 近年来，随着现代化建设的发展，我国的能源建设发展也有了改善摘要：近年来，随着现代化建设的发展，我国的能源建设发展也有了改善。换热器的出现是人类社会发展中对热量交换管理作出的一次重要改进。通过换热器应用，能够满足人们对于热量交换的处理需求，对于人们日常生活水平提升具有重要意义。由于换热器构成方式不同，整个器件运行过程中形成的热量交换方式也有所不同。一般情况下，换热器构成类型有管式换热器和板式换热器两种，不同类型换 热器能够最大限度上满足人们对于热量交换处理的需求。本文针对换热器应用现状及进展展开讨论研究，希望能够对换热器未来发展方向做出分析，提升换热器应用研究水平。 关键词：板式换热器；研究进展；措施引言 我国能源需求刚性增长，消费水平居世界前列并仍在快速增长，其中工业能耗约占总能耗的70%，节能减排形势严峻、意义重大。换热器广泛应用在化工、石油、冶金和电力等领域，其性能对提高能效具有显著价值，国内外研究人员都非常重视强化换热技术，通过不断开发新型的换热器结构、优化设计参数、选用特殊材料来提高换热效率、减少流动阻力、改善环境适应性，从而提高换热能力，提升设备在行业的竞争水平。其中，板式换热器市场发展迅速。它具有传热系数高、对数平均温差大、占地面积小、重量轻、污垢系数低等优势，同时便于拆卸、清洗，不同结构型式的板片间可灵活组合，可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、余热回收等各种工业应用。然而在实际使用板式换热器时会出现流动阻力大、耐高温高压能力差等不足之处，缩减了板式换热器的应用范围。为改善提升板式换热器的传热效果，国内外研究人员通过实验研究和数值模拟等手段，在传热、流动、结构和材料等方面开展了大量工作，本文即对相关工作进行总结概述，以期分享板式换热器的研究成果，进一步了解其研究进展及未来发展方向。 1换热器的研究现状 1.1管式换热器 管式换热器作为当前市场上流通性较强的一种换热器类型，在换热器应用和发展中具有重要地位。由于管式换热器具有结构简单以及耐高温性强等特性，使得人们对于管式换热器的应用越来越重视。按照管式换热器构成方式，在现有换热器行业发展中，管式换热器已经形成了以螺旋槽文管换热器、管内插入物换热器、折流杆式换热器和管翅式换热器为主的管式换热器应用形式。由于每种管式换热器构成方式和应用方式不同，在换热器应用过程中，热量交换以及热量传导效率出现了显著差异。以管内插入物换热器为例，在现有换热器应用处理中，其能够在换热交换中借助传热系数变换，将整体传热效率提升30%，对人们换热处理需求起到重要保障作用。 1.2板式换热器 板式换热器是在当前换热器市场发展中较为常见的一种换热器类型，由于板式换热器由不同间隔薄板构成，在进行换热交换过程中，各个薄板中的热量会随着换热方式调整出现热量迁移和转换；并且在相同污垢系数下，板式换热器换热效率能够提升至传统换热器应用效率的2～3倍，这对于换热器的应用而言是非常重要的。在板式换热器应用过程中，由于其占有体积和占地面积较小，使得换热器的应用灵活性较高，所以被很多工厂以及浴池所青睐。同时，由于板式换热器构成中具有较为明显的螺纹板式，能够按照螺纹板式构成中的要求，进行相关数值模拟计算，提升了板式换热器内部换热效率控制水平；尤其是在山东大学文孝强等人研究下，通过对板式换热器内部材料改进，提升了整个换热器换热性能，满足了人们换热处理需求。 2概述 随着可持续发展战略的实施，国家对GDP能耗控制指标不断细化，作为重要过程设备的换热器在暖通、冶金、核电、石油、化工等行业的热量回收和综合利用中发挥着越来越大的作用。根据结构特征换热器主要分为：管式、板式、扩展表面式以及再生式换热器四类。板式换热器因其独特的结构设计，与其它类型的热交换器相比，具有传热效率高、质量轻、占用空间小、结构紧凑、易维修维护等诸多的优点，近几十年来被广泛研究与应用。为适应不断变化的市场需求，全面提高板式换热设备的传热能力，众多企业和学者对板式换热器做了许多卓有成效的研究。未来板式换热器的发展，主要包括三个方面的内容：板式换热器大型化技术、可靠结构和传热性能兼顾的板片开发、流场精细化CFD分析。 3板式换热器的研究进展 3.1板式换热器的结构设计与优化 板式换热器结构设计与优化的目的是强化换热、降低流阻，使换热器的性能达到最佳，其设计基本原则是将换热器的压力损失降到最低从而得到最佳的换热效率。所以，主要从总传热系数与压损的大小两方面来体现板式换热器的性能优越性，并通过选择评相应价标准，对换热器的综合性能进行评价，从而下获得所运行参数下的最优板形。按照设计需求，换热器有若干性能评价标准。早期常用的评价标准是根据单一参数进行评价，比如给定参考流速下对比换热器传热系数和压降两个数值来评价。后续研究人员还提出使用无量纲化的努谢尔特数比和流动阻力比进行评价。板式换热器的流道形状复杂，叠放形式多样，研究者多通过实验和数值模拟对比分析板片的波纹倾角、波高、间距等不同结构参数的影响，以期得到性能最优的波纹结构。 3.2板片结构参数对换热性能影响的CFD研究进展 板片结构参数对板式换热器的换热性能有直接的影响。人字纹板同平板换热器相比，能较早地促使瑞流产生，其临界雷诺数Re为400-800。当Re>1000时，在任何情况下都具有湍流特性。人字形波纹板片的波纹倾角是影响流体在换热器流动状态的主要因数，并且深刻影响着流体的传热与压降等特征。除波纹倾角外，对于人字形波纹板片影响换热器性能的因数还有波纹深度、法向截距（波长）、表面展开系数、波纹截面形状等。近几年，国内学者采用组合通道内局部可视化结合传热机理预测推断板式换热器的传热及流阻特性；特别在板式换热器CFD方面的研究取得很大的进展。然而由于目前国内相关实验研究所用的板片的波纹形状、流道组合、Pr（普朗特数）的选取、黏度的修正等各不相同，故结果也不尽一致。板式换热器CFD分析手段使得新产品的开发和相应流场的分析变得轻松，然而目前国内各方学者的研究出发点多有重复，并且模型简化使得其精确性受限，因此，进一步的系统的CFD精细化研究实验是分析和提高其传热性能重要的方向。同时针对超大型板式换热器的传热及流场研究很少。板式换热器的大型化发展，使得开发可靠结构和传热性能兼顾的板片已是板式换热器优化与改进的主要方向。
微通道换热器的特性分析及应用
苏尚美,张亚男,成方园(山东大学能源与动力工程学院,山东250002) 摘要:本文分析了微通道内流体的流动及换热特性,通过换热器火用效率的分析,发现微通道具有高传热系数,高表面积—体积比,低传热温差,低流动阻力等特点.微通道换热器火用效率高,性能优于常规换热器.本文还讨论了工质的选择,微通道结构的优化及加工方法,分析了微通道换热器的应用前景. 关键词:微通道;流动及换热;火用效率;结构 引言2O 世纪5O 年代末,著名的物理学家Richard Feynman 曾预言微型化是未来科学技术的发展方向.换热器作为化工过程机械的典型产品,是工艺过程中必不可少的单元设备,广泛地应用于石油,化工,动力, 核能,冶金,船舶,交通,制冷,食品及制药等工业部门及国防工程中.其材料及动力消耗占整个工艺设备的30%左右,在化工机械生产中占有重要的地位.如何提高换热器的紧凑度,以达到在单位体积上传递更多的热量,一直是换热器研究和发展应用的目标.器件装置微型化(Miniaturization)的强大发展趋势推动了微电子技术的迅猛发展和MEMS(micro—electro—mechanical system)技术的不断进步,也推动了更加高效,更加小型化的微通道换热器(micro-channel heat exchanger)的诞生. 1 微通道发展简史 所谓微通道换热器是一种借助特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行热传递的三维结构单元.当前关于微通道换热器的确切定义,比较通行,直观的分类是由Mehendale.s.s 提出的按其水力当量直径的尺寸来划分.通常含有将水力当量直径小于1mm 换热器称为微通道换热器. 早在二十世纪八十年代, 美国学者Tuckerman 和Pease 报道了一种如图 1 所示的微通道(Micro-channel) 换热结构.该结构有高导热系数的材料(如硅)构成,其换热过程为在底面加上的热量经过通道壁传至通道内,其换热性能得到超过传统换热手段所能达到的水平,成功地解决了集成电路大规模和超大规模化所带来的"热障"问题. .随后Wu 和Little,Pfahler 等,Choi 等都对通道中的单相流进行了分析和研究.用于两种流体热交换的微通道换热器于1985 年由Swift 研制出来,研究表明,其微通道换热器的单位体积换热量可高达几十. 美国太平洋西北国家研究所(Pacific North—west National Lab)于9O 年代后期研制成功燃烧/气化一体化的微型装置以及微型热泵等.卡尔斯鲁研究中心( Forschungszentrum Karlsruhe GrabH) 也在利用经过成型工具超精细车削加工的器件,将其彼此连接形成错流和逆流的微换热器. 图一微通道的基本结构 2 微通道中流体的流动特性 由于微通道换热器特征尺度在微米到亚毫米尺度范围内,使它不仅涉及空间尺度的微小化,还涉及更为复杂的尺度效应. 2.1 微尺度效应 对于气体单相流动,当通道直径当小于200 时,即努森数≥0.001 时(其中为分子的平均自由程, 为水力当量直径) ,流动和传热将受到气体的稀薄效应的影响. 对于液体单相流动,当微通道直径为381 时,宏观理论公式已不适用于微通道摩阻及努塞尔数已经不能按传统宏观理论公式来计算.以矩形截面通道为例,微通道换热器的最高达到了9.20,而传统宏观矩形通道的努塞尔数最高为8.23, 说明微通道换热已具有微尺度效应(表面效应) . 对于两相流,微尺度通道内界面现象表面张力的影响显著,导致流型分布及转换准则发生变化.由于表面张力的影响,流动中不存在非球形泡沫.表面张力对微流动的影响一般表现在两相微流动的初始阶段,随着混合程度的增加以及同壁面的接触角的增加,其影响程度在逐步减
微通道换热器的探讨
微通道换热器的探讨 微通道换热器是近一两年提得比较多的新式换热器，它是指由0.05-0.1in.(1—2.5mm)厚，0.5-1 in.(12-25mm)宽，内部有许多0.5-1mm的微小通道的换热管组成的换热器。虽然这种换热器在汽车空调（单冷型）及水箱上已经使用了很多年，但是在家用和商用空调与制冷产品上的应用却不多，开利在它的风冷螺杆冷水机30XA系列上使用了微通道换热器作为冷凝器，改进如下： 1．换热量增加10%； 2．制冷剂充注减少30%； 3．风侧阻力减少50%。 现在微通道换热器的优点总结如下： 1．强化了传热，提高了传热效率； 2．缩小了换热器体积； 3．减小了制冷剂的充注； 4．空气侧阻力减小，所需风机，电机规格减小； 5．因为是全铝材料做成，成本下降（但因为没有规模效应，仅指材料成本，单个产品仍比同规格翅片管式贵） 6．有更好的抗腐蚀性； 7．管内压力损失小； 8．容易现场修补泄露点。 缺点如下： 1．对于蒸发器，分液是一个重要问题，现在还不能很好解决； 2．对于蒸发器，冷凝水的快速排出还没有很好解决，这又衍生出结霜化霜问题； 3．因为空气侧阻力减小，使气流的不均匀性更加恶化； 4．设计灵活性减小，如部分负荷，过冷管段的设计等。
微通道换热器作为冷凝器时，经过 实验研究： 1．体积可以缩小约25%； 2．制冷剂充注可以减小约 20%-40%； 3．换热效率提高约10% 对比测试： 原型机规格： KFR-72LW：制冷量：7200W；制冷剂：R22 充注量：2.3kg 制热量：8200W（10300W）电源：220C/50Hz 功率：2630W/2600W（电加热4700W）毛细管：OD2.5x630x3 从表1可以看出，整体结构比原来小了，因为测试是借用原型机结构，所以微通道换热器的设计是主要是从安装方面考虑大小，所以迎风面减速小并不多，但从换热面积减小可以看出结构比原来小了。从表2可以看出，因为对蒸发器的设计和应用还有一些问题，所以对于蒸发器使用微通道换热器效果并不比原来好，但对只使用微通道冷凝器的机组，性能有所改善，特别是制冷剂充注。 以下是另一组只更换冷凝器的测，：
国外换热器新进展
国外换热器新进展 国外换热器新进展 原作者：曹纬 出处： 【关键词】强化传热,传热元件,壳程设计,新型高效换热器 【论文摘要】简述了国外近年来换热器的发展概况，介绍了强化传热研究、强化传热元件开发、新型壳程结构设计以及国外推出的各种新型高效换热器的有关情况。 分类号TQ 051.5 Recent advances on foreign heat exchangers Senior Translator Cao Wei (Lanzhou Petroleum Machinery Reseach Institute, Lanzhou 730050) Abstract The recent progress of foreign heat exchangers in lasted years is ou tlined, research of enhanced heat transfer, development of heat transfer elements a nd structural design of new type shell side are introduced,and new high-effective h eat exchangers abroad are commented. Key words:enhanced heat transfer,heat transfer elements, shell side design,new high-effective heat exchangers 1概述 70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备［1］。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高［2］。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。 最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系［3］。 2强化传热技术 所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理，即使温度边界层减薄和调换传热面附近的
微通道换热器的优势
微通道换热器的优势 MCHE：micro channel heat exchange（微通道换热器） 基于一系列的原因，我们确信未来属于MCHEs，在未来的五年，MCHEs的市场份额将会从3 % 上升到40%。 重量减轻68% 相比于F&T，MCHEs的重量要轻68%，差距如此大，是由于MCHEs的高传热系数性能，在同等的换热量下，能够设计成更小，更轻的机组，重量轻也就意味着更便于运输。 29%的价格优势 由于MCHEs能够做得更加紧凑，所以与F&T相比，MCHEs包含更少的金属。金属成份的减少也就意味着MCHEs能够更好地应对原材料的价格波动。 减少77%的内容积 微通道的扁管设计能够大幅增加传热性能，并且减少制冷剂充注。相比于F&T换热器，其内容积减少约77%。 减少的35%尺寸 轻巧的MCHEs设计意味着更少的换热器能够提供等效的换热性能。这种优势能够减少底盘尺寸及便于物流运输，相比于F&T，MCHEs能够减少35%体积。 减少50%的噪声 由于风阻的降低，MCHEs能降低50%的噪声—在家用空调应用中非常具有竞争优势。同样能节省风机的能耗。
100%的灵活设计度 客户能得到最大的灵活度设计方案，其能满足换热器尺寸和安装的要求。目前MCHEs的最大的尺寸达到1.5m x 4m，并且我们能提供一系列的安装附件来满足各种不同的安装要求。 更高的传热效率 MCHEs比F&Ts更能成功地解决换热性能与风侧换热效率的难题。它们提供更多的管路面积，紧密接触的扁管与翅片、同样紧密接触金属表面与环境空气的结构方式使换热器具有更高的传热效率。 钎焊式的扁管与翅片提高传热性能 翅片与管路存在间隙，传热效率会减弱。但在微通道换热器中，所有的部件都是钎焊在一起的，因此，翅片与扁管之间没有间隙，也意味着高传热效率。 容易清洗 对于F&T换热器，其灰尘和污垢非常难与清除；但是相于MCHEs来说，这是一种非常容易的事。 100%全铝结构 MCHES全铝结构，轻质金属，全铝结构能够防止发生F&T换热器翅片与铜管之间的之类的电腐蚀。由于是同一种金属，产品也易于回收。 低压阻性能 MCHE具有低压阻的性能，所以可以让你选择较小或较慢的风机，也能够减少能耗。或者你能使用同样的风机风量来提高换热能力。 引自：三花丹佛斯 https://www.360docs.net/doc/305004883.html,
微通道市场格局
家用空调领域微通道换热器的发展之路 2014/2/11 16:31:50 来源：产业在线ChinaIOL作者：孙静 微通道换热器应用广泛，除应用于家用空调和商用空调外，还应用于精密空调、大巴车、冷藏冷冻等领域。在家用空调方面，其换热器产品一直相对比较单一，以翅片式换热器为主。随着本世纪初，美国和韩国的一些人员和企业尝试微通道换热器在住宅空调器上的应用，逐渐引起国内外行业的重视，作为一个新产品，国外美国的Delph和York公司最早合作推出采用微通道换热器的住宅空调器产品；在国内，格力和三花丹佛斯公司合作在20 08年也推出了采用微通道换热器的新产品。 市场发展蜿蜒曲折 如今，在我国高效节能相关政策的推动下，高效、节能、环保已经成为空调整机市场的主流趋势，与整机发展关系比较密切的空调部件产品之一——换热器也不断发展升级，微通道换热器的发展也越来越受到业内关注，主要体现为其在空调系统中更高的换热效率，以及体积小、换热效率高、节省空间、节约冷媒、耐压等优势，被认为是一种技术发展趋势，并有望替代传统的翅片式换热器。然而，家用空调领域，微通道换热器的发展之路并非容易，仍面临许多困难需要逐步解决。 根据产业在线预计，2013年，微通道换热器在空调领域内销量130万套左右，同比2012年增长约8.6%。相对于快速增长的微通道出口市场来看，内销增幅并不明显，微通道内销市场没有迅速扩张，主要是受国内特定因素的制约。 图1 2012年-2013年国内微通道换热器销售规模 数据来源：产业在线单位：万套 制约因素一：制热技术尚待解决
目前微通道换热器在国内的发展仍处于起步阶段，在空调制热方面仍有问题，因此主要还是用在单冷式空调机上，在冷暖型空调上基本还没涉及，市场占比较小，成为制约其在空调市场发展的一大原因。因此，微通道在空调企业中的需求不大，分析其原因，国内单冷机一般用在广东等南方地区，随着经济条件不断好转，单冷机占比不断下滑，加上微通道在制热方面的技术问题还有待解决，因此微通道换热器目前主要应用在单冷空调出口机中，出口向以美洲、拉美、中东、印度等为主，尤其美国市场的单冷机越来越多。 从整机需求来看，除三星、LG两家外资企业需求量相对偏高外，目前，大部分国内企业的需求量还不大。不过，国内微通道换热器整体需求量虽然不大，每年都有增加，国内市场需求小幅增长，除了个别企业近两年相对谨慎保守，需求量有所下滑。另外，大部分整机企业多采用专业微通道厂家供货，尽管一些大的整机厂也都建了自己的微通道生产线，但多是技术储备为主，未来，随着微通道技术以及市场需求不断成熟，整机自供比例将快速提升，而现有的市场供给格局或将随之颠覆。 因此，微通道换热器国内销售市场发展并不容易，规模无法迅速扩张，主要困难之一便是应用市场需求空间有限，而其市场需求有限又主要是受制热技术限制，随着三花、康盛等企业都在对微通道换热器技术升级方面做出积极的探索，相信随着微通道换热器在制热技术上的突破，其在家用空调和中央空调市场的应用空间将更为广阔。 制约因素二：价格优势不明显 传统翅片式换热器先入为主，占据市场，新产品推广起来并不容易。微通道换热器虽然是未来发展趋势，但是国内市场短期来看，或将不会出现大幅增长，其发展一方面要看技术发展情况；另一方面要看铜价走势，如果铜价一直居高不下，那么必将刺激微通道换热器进一步发展。 从价格数据可以看出，一方面，铜价从2011年9月份开始持续偏低（详见：铜价走势图）；另一方面，虽然铝价相对偏低（详见：铝价走势图），微通道换热器采用铝制材料，但其自身设计及对制造工艺较高的要求，使得微通道加工成本偏高，其与传统铜质换热器相比成本优势并不明显，市场售价甚至还高，一定程度上也制约了市场的推广。 铜价走势图：2008年至今铜现货期货月度均价走势对比
国外换热器新进展
国外换热器新进展 曹纬 摘要简述了国外近年来换热器的发展概况，介绍了强化传热研究、强化传热元件开发、新型壳程结构设计以及国外推出的各种新型高效换热器的有关情况。 关键词强化传热传热元件壳程设计新型高效换热器 分类号TQ 051.5 Recent advances on foreign heat exchangers Senior Translator Cao Wei (Lanzhou Petroleum Machinery Reseach Institute, Lanzhou 730050) Abstract The recent progress of foreign heat exchangers in lasted years is outlined, research of enhanced heat transfer, development of heat transfer elements and structural design of new type shell side are introduced,and new high-effective heat exchangers abroad are commented. Key words:enhanced heat transfer,heat transfer elements, shell side design,new high-effective heat exchangers 1概述 70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备［1］。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高［2］。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。 最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系［3］。 2强化传热技术 所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理，即使温度边界层减薄和调换传热面附近的流体。前者采用各种间断翅片结构，后者采用泡核沸腾传热［2］。最近还兴起一种EHD技术，即电气流体力学技术，又称为电场强化冷凝
微通道换热器流动和传热特性的研究
微通道换热器流动和传热特性的研究 微通道换热器流动和传热特性的研究 杨海明朱魁章张继宇杨萍 (中国电子科技集团公司第十六研究所,合肥230043) 摘要：通过对微通道换热器流动和传热特性的研究,设计了实验方案并建立了相应的实验装置,结合流动、传热特性的相关准则,得出了雷诺数Re-摩擦系数f,雷诺数Re、普郎特数Pr-努谢尔特数Nu间关系的实验模型,并对该模型进行了分析。 关键词：微通道换热器;流动特性;传热特性;实验模型 1引言 通道式换热器是利用传热学原理将热量从热流体传给冷流体的,冷热流体分别在固体壁面的两侧流过,热流体的热量以对流和传导的方式传给冷流体。由于它结构紧凑、体积小、换热效果好,已广泛应用于红外探测、电子设备、生物医疗等工程领域的冷却中。然而随着现代科技水平的不断发展,被冷却的器件、设备其功能越来越强大,体积和重量越来越小,结构趋于复杂化,散热要求越来越苛刻,迫使采用通道式换热器的制冷器件向小型化、甚至微型化的方向发展,尤其是半导体激光器、T/R收发组件、微电子集成器件等电子仪器、设备对这方面的要求更高,于是微通道换热器(特别是微型节流制冷器MMR)的研制开发已迫切地提到了议事日程上来。 所谓微通道换热器即是采用拉丝或光刻等技术在金属、玻璃等基材上刻出几十至几百微米的细微槽道来构成换热器的壁面,再采用焊接或胶粘等方式形成封闭腔体来进行冷热流体的热交换,达到制冷的目的。国外对微通道换热特性的研究较多,但主要是进行直线微通道换热器特性的研究,早期关于其流动问题的研究是在微型Joule-Thomson制冷技术中完成的,由美国斯坦福大学利特尔(W.A. Little)教授发明,采用现代半导体光刻加工技术, 在微晶玻璃薄片上刻出几微米到几十微米的细微直线槽道,并采用胶粘技术构成气流的微型换热器、节流元件和蒸发器,从而获得了一种结构新颖的微型平面节流制冷技术以及一定的成果和专利。目前已经开发成微型制冷器,用于低温电子器件的冷却,产品照片如图3所示。 2流动、传热特性的相关准则
微通道换热器研究进展_钟毅
第9卷 第5期制冷与空调 2009年10月 REFRIGERA TION AND A IR CONDITIONIN G 124 收稿日期:2009208217 通信作者:钟毅,Email :zy 5125990@https://www.360docs.net/doc/305004883.html, 微通道换热器研究进展 钟毅 尹建成 潘晟旻 (昆明理工大学) 摘 要 从微通道换热器的发展历史出发,介绍其制造方式、结构和材料,重点介绍对微通道换热器发展和降低成本有重要影响的全铝微通道管材成形加工技术。对微通道传热的特征进行述评,从微电子微机械高效传热、CO 2制冷减少温室气体排放和提高家用空调能效比几个方面展现微通道换热器的应用前景。关键词 微通道;换热器;传热特性;压力降;空调;制冷 R esearch development of microchannel heat exchanger Zhong Y i Y in Jiancheng Pan Shengmin (Kunming U niversity of Science and Technology ) ABSTRACT Based on t he historical develop ment of microchannel heat exchangers ,int ro 2duces it s manufact uring met hods ,st ruct ures and materials.Focuses on t he microchannel t ube forming aluminum processing technology.The technology for t he develop ment of mi 2crochannel heat exchanger ,reducing manufact uring cost s ,is very meaningf ul.Reviewes t he characteristics of microchannel heat t ransfer.Unfolds t he application p rospect of t his technology in microelect ronics or micromechanical high 2efficiency heat t ransfer ,CO 2ref rig 2erant to reduce greenhouse gas emissions and imp rove energy efficiency home air 2condi 2tioning. KE Y WOR DS microchannel ;heat exchanger ;heat t ransfer characteristics ;p ressure drop ;air 2conditioning ;refrigeration 换热器工质通过的水力学直径从管片式的< 10～50mm ,板式的<3～10mm ,不断发展到小通道的<0.6～2mm ,微通道的<10～600μm ,这既是现代微电子机械快速发展对传热的现实需求,也是微通道具有的优良传热特性使然。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。 1 微通道换热器的发展历程 微通道换热器(见图1[122])的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981年, Tuckerman 和Pease 提出了微通道散热器的概念;1985年,Swife ,Migliori 和Wheatley 研制出了用 于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技 术的发展,人们已经能够制造水力学直径<10～ 1000μm 通道所构成的微尺寸换热器。1986年, Cro ss 和Ramshaw 研制了印刷电路微尺寸换热 器,体积换热系数达到7MW/(m 3?K );1994年, Friedrich 和Kang 研制的微尺度换热器体积换热 系数达45MW/(m 3?K );2001年,Jiang 等提出了微热管冷却系统的概念,该微冷却系统实际上是一个微散热系统,由电子动力泵、微冷凝器、微 热管组成。如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器,可实现主动冷却,支持高密度热量电子器件的高速运行[3]。 在汽车空调方面,由于传统的氟利昂系列制冷剂对臭氧层具有较强的破坏作用,已被《蒙特利尔议定书》禁止。R 134a 作为一种过渡型替代品,