[發明專利]一種微通道換熱器

無效

• 申請號: 201110032826.2
• 申請日: 2011-01-30
• 公開（公告）號: CN102116545A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 王凱建
• 申請（專利權）人: 杭州沈氏換熱器有限公司
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗

技術領域

本發明屬于傳熱、換熱技術領域，尤其涉及一種微通道換熱器。

背景技術

空氣源熱泵，熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地源熱泵等熱泵系統的使用都離不開換熱器。目前，換熱器有管式換熱器、板式換熱器、微通道換熱器等幾大類。其中管式換熱器存在著體積大，耗材多，換熱效率低等缺點；板式換熱器在同樣換熱能力下，與管式換熱器比較，重量體積大約可以減少一半以上，但板式換熱器還存在著強制對流換熱系數小，通道中增強傳熱用翅片引起流動阻力增大，各個通道中流體分配不均勻等問題。作為板式換熱器的發展，微通道換熱器的體積、重量相對于板式換熱器可以再減少一半以上，能夠滿足緊湊式換熱器的要求，是當今換熱器研究開發的新方向。

但是現存的用于熱泵系統的微通道換熱器，幾乎都是用扁平鋁管型材加上制冷工質和工作流體的進出口來實現，僅限于制冷工質和空氣之間的熱交換用的岔流型換熱器。如專利申請號200510012007.6，200810115272.0以及200510079932.0中闡述的用于熱泵的微通道換熱器，均在扁平鋁管型材的基礎上加上發明人的想法或者構成實物的發明。但上述三個發明存在著以下幾個問題：1.?換熱扁平管為鋁管型材，型材的尺寸為定值。對于微通道的水力學直徑選擇有限制，很難選到結構優化設計以后的鋁管型材。還有，目前受生產鋁管型材技術的限制，微通道之間的壁厚不能做到傳熱要求的尺寸（很?。?，這樣使用扁平管為鋁管型材設計的微通道換熱器就不能成為微通道換熱器技術的方向。2.?制冷工質通過的微通道和空氣通過的翅片之間由于采用的是釬焊，由此產生的熱阻問題沒有解決。3.上述三個申請僅限于制冷工質和空氣之間熱交換用的岔流型換熱器?？諝馔ㄟ^翅片和工作流體（比如水，不凍液，納米流體等）通過微通道，由于強制對流換熱系數的不同，所需要的傳熱面積就不同，換熱器的結構就完全不一樣。空氣的強制對流換熱系數比制冷工質要小2個數量級，所以制冷工質和空氣之間的熱交換用的岔流型換熱器需要把空氣側的傳熱面積設計得很大，因而換熱器的體積也就比較大。而水的強制對流換熱系數和制冷工質相比小一個數量級左右，所以換熱器就可以設計得緊湊，提高換熱效率，節省材料。

為解決上述問題，中國專利申請200910025810.1公開了一種緊湊型微通道換熱器，其可以用于制冷工質和工作流體之間的熱交換，可以用于熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地源熱泵等熱泵系統。同時，其制冷工質通道與流體通道以及兩者之間的隔層通過原子擴散的方法結合，其沒有焊接產生的熱阻，單位體積中的傳熱面積大于七百。但是，該申請中，影響換熱器換熱效率的制冷工質和工作液體的微通道的水力學直徑只限定為微米級，??實際根據理論推理以及實際試驗表明，當水側水力學直徑過大或過小時，水側的強制對流換熱系數或將沒有多少提高，或將壓力損失的增加，換熱器的換熱效果不理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是明確提供一種具有良好換熱效果的微通道換熱器。

為實現上述目的，本發明提供了包括流體通道，所述流體通道的一端成型有工作流體入口和制冷工質出口；另一端成型有工作流體流出口和制冷工質入口，所述流體通道內設有換熱段，所述換熱段由制冷工質層與工作流體層交替疊置，所述制冷工質層與所述工作流體層通過隔板層隔離，所述制冷工質層、隔板層、工作流體層之間均質結合；所述制冷工質層和工作流體層上分別設有多個平行的微通道；所述制冷工質層的微通道的水力學直徑與所述工作流體層的微通道的水力學直徑之比為1：0.25-15。

所述制冷工質層的微通道的水力學直徑與所述工作流體層的微通道的水力學直徑之比為1：2。

所述微通道的截面為方形、圓形或橢圓形中的一種，也可以為其他任何能夠成型加工的形狀。

所述微通道的截面為方形，所述工作流體層的微通道的側面同相鄰的所述制冷工質層的微通道的側面相平齊。

所述制冷工質層的微通道的水力學直徑為0.0675-0.5mm；

所述工作流體層的微通道的水力學直徑為0.125-1mm。

所述制冷工質層的微通道的水力學直徑為0.25mm；

所述工作流體層的微通道的水力學直徑為0.5mm。

所述制冷工質層、隔板層和工作流體層所采用的材質相同，也可以不同，并通過固體原子擴散方法將所述制冷工質層、隔板層和工作流體層結合為整體。

所述制冷工質層、隔板層和工作流體層所采用的材質為不銹鋼、銅和鋁中的一種。

制備本發明換熱器的微通道換熱部的方法，包括以下步驟：