[發明專利]一種以金屬泡沫均勻分配流體流量的多通道結構

有效

• 申請號: 201410528052.6
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN104266531A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 徐會金;趙長穎;徐治國
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F28F9/22
• 分類號: F28F9/22
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

技術領域

本發明涉及一種換熱器多通道結構，具體涉及一種以金屬泡沫均勻分配流體流量的多通道結構，用于電子器件冷卻、制冷低溫技術、空氣分離、石油化工等領域的多通道換熱器中，屬于傳熱傳質應用技術領域。

背景技術

對于電子器件冷卻、制冷低溫技術、空氣分離、石油化工等領域的常用換熱器，通常需要多個換熱器并行，而各個換熱通道流量分配不均勻將導致換熱器傳熱性能惡化。

以制冷空調系統為例，冷凝器和蒸發器通常由上下集箱及中間的數個的并行的多扁管通道組成，雖然這些多扁管通道幾何尺寸基本相等，但是由于存在設計制造的公差以及流動條件不均衡性，通?？拷淠鲀蓚鹊亩啾夤芡ǖ赖牧髁枯^小，而中間通道流量較大，這嚴重限制了冷凝換熱的效能；在冷凝器和蒸發器中有時還存在兩相入口的問題，在制冷劑入口處保證兩相制冷劑流體均勻的進入換熱通道成為系統傳熱性能的重要保障。

換熱器內多通道間的流動不均勻現象是多通道換熱器內部的一個復雜物理過程，受制于諸多因素，除了設計制造公差等不可避免的因素之外，可以通過增強流體流動條件的均衡性來改善換熱器流動不均勻特性，目前文獻中相關研究主要集中在集箱、封頭及通道流動形式優化三個方面，而相關的流體均勻分配效果有限。

近年來興起了一類具有優異流動、傳熱、聲學、電磁學和力學性能于一體的多孔金屬泡沫材料，這類材料不僅有減小流體截面溫度差異的特點，而且具有強流體混合能力、強湍動特性及三維立體孔隙結構，這些特點使得流體界面速度分布呈現非常均勻的狀態，進而產生遠大于光通道的流動阻力。在多通道換熱器中流動不均勻性是由各通道之間阻力差別較大導致的，可以將具有大壓差的金屬泡沫用于克服多通道換熱器中的流動不均勻性，這類研究尚無人涉及。

發明內容

本發明為了解決現有的換熱器內多通道間的流動不均勻的問題，進而提供一種以金屬泡沫均勻分配流體流量的多通道結構。

本發明為了解決上述技術問題所采取的技術方案是：

本發明的一種以金屬泡沫均勻分配流體流量的多通道結構，包括流道入口、分配端、主通道、匯合端及流道出口，所述流道入口、分配端、主通道、匯合端及流道出口依次連通，主通道內設置多個通道間隔將主通道分隔為若干個子通道，每個子通道的前端均填充金屬泡沫構成金屬泡沫段，未填充金屬泡沫的子通道部分定義為無泡沫段。

本發明通過在各個子通道的入口處填充阻力特性相等的金屬泡沫來保持流動均衡。

所述流道入口和流道出口的流體流動方向相同，且垂直于流體在各個子通道內的流動方向。

為了更好地保證流體流量分配的均勻性，對本發明的技術方案進一步設計：所述分配端采用適應流體流量的寬度漸變型流通，沿著流道入口流動方向分配端流通面積逐漸減小。匯合端采用適應流體流量的寬度漸變型流通，沿著流道出口流動方向匯合端流通面積逐漸增大。

金屬泡沫段的材料為銅、鋁、鎳、鐵及其合金，優選的為不銹鋼。

金屬泡沫段的孔隙率范圍為0.85～0.99，孔密度范圍為5PPI～150PPI。

金屬泡沫段長度L₁與無泡沫段長度L₂的比值范圍0.05<L_r<1，L_r＝L₁/L₂。

所述各個子通道內金屬泡沫的孔隙率、孔密度、長度及安裝位置都相同，且金屬泡沫的截面尺寸與子通道的截面尺寸相同以確保有效安裝。

各個子通道的幾何尺寸及器壁材料相同。

本發明與現有技術相比具有以下效果：