CN103776285B - 一种微通道换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微通道换热器，其包括第一集流管，第二集流管，以及与第一集流管和第二集流管相连通的换热组件，换热组件包括若干个换热单元，换热单元包括两个对接成一体的换热片，换热片的对接面上成型凹陷槽，两换热片的对接面对接后，对接的凹陷槽形成流体通道，流通通道包括入口通道，出口通道，以及若干个将入口通道和出口通道相连通的中间通道，换热片上还设有若干成半包围状的翅片，翅片两两之间形成有通风槽，中间通道处于翅片的半包围空间内。在本发明中，翅片和流通通道是设置在同一层面上，需要换热的流体垂直换热片送入，由通风槽中通过，其能多方位与中间通道中的流体进行换热，从而使得其充分换热，该换热器的换热效率高。

Description

一种微通道换热器

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，具体地说涉及一种能用于高压制冷的微通道换热器。

背景技术

微通道换热器是一种借助特殊加工方式制造而成的可用于介质间热量交换的三维结构单元。当前，关于微通道换热器的确切定义，比较通用、直观的分类由Mehen-dale.s.s提出，按照流动通道的水力直径进行划分，一般来说，将流动通道的水力直径在0.1～1mm范围内的换热器称为微通道换热器。微通道换热器具有结构紧凑、换热效率高、质量轻、运行安全可靠等特点。由于微通道换热器具有许多常规尺寸换热器无可比拟的优越性，近几年微通道换热器的研究和应用发展得非常迅速。

如中国专利文献CN101900495A公开了一种微通道平行流换热器，其包括微通道换热元件-口琴管，制冷剂集管，翅片(8)，其中微通道换热元件-口琴管由两块具有微型沟槽或波浪纹的型材叠合，在叠合面上以及各结构部件的接缝处设有钎焊料，经钎焊形成。即在上述专利文献所述的微通道平行流换热器中的换热元件是通过两个设有具有微型沟槽或波浪纹的型材叠合在一起经钎焊而形成的。

但是上述专利文献所述的微通道平行流换热器，存在以下不足之处：1、该换热单元是采用整体钎焊焊接而成，钎剂填充的焊缝在高压下容易发生泄漏，因此该微通道平行流换热器在使用二氧化碳为制冷工质时，容易出现焊缝泄漏现象，故其导致稳定性差、换热效率低；2、该换热单元中，翅片和集流管是分层设置，因此，热交换并不充分，换热效率较低。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的微通道平行流换热器，翅片和集流管是分层设置，热交换并不充分，换热效率较低，进而提供一种翅片和集流管设置在同一层面上，热交换充分，换热效率高的微通道换热器。

为解决上述技术问题，本发明的一种微通道换热器，其包括第一集流管，第二集流管，以及与所述第一集流管和所述第二集流管相连通的换热组件，所述换热组件包括若干个所述换热单元，所述换热单元包括两个对接成一体的换热片，所述换热片的对接面上成型凹陷槽，两所述换热片的所述对接面对接后，对接的所述凹陷槽形成流体通道，所述流通通道包括入口通道，出口通道，以及若干个将所述入口通道和所述出口通道相连通的中间通道，所述换热片上还设有若干成半包围状的翅片，所述翅片两两之间形成有通风槽，所述中间通道处于所述翅片的半包围空间内。

所述中间通道由多个呈“Ω”字型的毛细通道首尾相连形成，其中所述“Ω”字型的横向通道成型在所述换热片的扁平管上，所述“Ω”字型的纵向通道处于所述翅片的所述半包围空间内。

所述毛细通道的内腔横截面为方形或非方形。

所述毛细通道的水力直径不大于0.6mm。

所述翅片由位于所述纵向通道两侧的从所述换热片上抠出的薄片向所述纵向通道方向翻转对接形成，所述换热片上抠出所述薄片后形成的通槽为所述通风槽。

所述翅片的横截面呈多边形，所述翅片的受风面与所述换热片之间的夹角为锐角。

所述入口通道和所述出口通道中还设有防止所述入口通道和所述出口通道在对接过程中被压扁的柱状凸起。

所述换热单元平行叠加设置，相邻两个所述换热单元之间的距离不大于10mm。

所述换热片采用金属材料制成，所述凹陷槽采用化学腐蚀加工制成。

所述对接方式为焊接。

所述焊接方式为原子扩散焊焊接方式。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)在本发明所述的微通道换热器中，所述换热单元包括两个对接成一体的换热片，所述换热片的对接面上成型凹陷槽，两所述换热片的所述对接面对接后，对接的所述凹陷槽形成流体通道，所述流通通道包括入口通道，出口通道，以及若干个将所述入口通道和所述出口通道相连通的中间通道，所述换热片上还设有若干成半包围状的翅片，所述翅片两两之间形成有通风槽，所述中间通道处于所述翅片的半包围空间内；即在本发明中，所述翅片和所述流通通道是设置在同一层面上，需要换热的气体垂直换热片送入，由通风槽中通过，使其能多方位与所述中间通道中的流体进行换热，从而得以充分换热，该换热器的换热效率高。

(2)在本发明所述的微通道换热器中，所述中间通道由多个呈“Ω”字型的毛细通道首尾相连形成，其中所述“Ω”字型的横向通道成型在所述换热片的扁平管上，所述“Ω”字型的纵向通道处于所述翅片的所述半包围空间内；这样可使该换热器的流体在该换热器迂回流动，进一步提高该换热器的换热效率。

(3)在本发明所述的微通道换热器中，所述毛细通道的水力直径不大于0.6mm，即所述毛细通道的内壁直径为0-0.6mm，所述毛细通道的内径尺寸小，可进一步强化该换热器流体的换热性能。

(4)在本发明所述的微通道换热器中，所述翅片的横截面呈多边形，所述翅片的受风面与所述换热片之间的夹角为锐角，这样当需要换热的气体垂直所述换热片送入时，能与所述翅片的多个面直接接触，增加了所述翅片的受风面积，且所述翅片可以破坏空气的热边界层，使热边界层变薄，进一步提高该换热器的换热性能。

(5)在本发明所述的微通道换热器中，所述入口通道和所述出口通道中还设有防止所述入口通道和所述出口通道在对接过程中被压扁的柱状凸起，所述柱状凸起不仅能避免所述所述入口通道和所述出口通道在对接过程中被压扁，还能对所述流通通道中的流体起到扰流作用，增加了流体流动的换热性能。

(6)在本发明所述的微通道换热器中，所述焊接方式为原子扩散焊焊接方式，使得该换热器耐压性能好，能用于二氧化碳为制冷工质的高压制冷系统。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述的微通道换热器示意图；

图2是本发明所述的换热单元示意图；

图3是本发明所述的换热片示意图；

图4是本发明所述的换热单元部分尺寸示意图；

图5是本发明所述的换热片部分尺寸示意图；

图中附图标记表示为：1-第一集流管；2-第二集流管；3-换热单元；4-换热片；5-入口通道；6-出口通道；7-中间通道；8-翅片；9-通风槽；10-柱状凸起。

具体实施方式

以下将结合附图，使用以下实施方式对本发明进行进一步说明。

如图1-3所示，本实施例所述的一种微通道换热器，其包括第一集流管1，第二集流管2，以及与所述第一集流管1和所述第二集流管2相连通的换热组件，所述换热组件包括若干个所述换热单元3，所述换热单元3包括两个对接成一体的换热片4，所述换热片4的对接面上成型凹陷槽，两所述换热片4的所述对接面对接后，对接的所述凹陷槽形成流体通道，所述流通通道包括入口通道5，出口通道6，以及若干个将所述入口通道5和所述出口通道6相连通的中间通道7，在本实施例中，所述中间通道7设为6个；所述换热片4上还设有若干成半包围状的翅片8，所述翅片8两两之间形成有通风槽9，所述中间通道7处于所述翅片8的半包围空间内。即在本实施例中，所述翅片8和所述流通通道是设置在同一层面上，需要换热的气体垂直所述换热片4送入，由所述通风槽9中通过，使其能多方位与所述中间通道7中的流体进行换热，从而其得以充分换热，该换热器的换热效率高。

在本实施例中，优选所述中间通道7由多个呈“Ω”字型的毛细通道首尾相连形成，其中所述“Ω”字型的横向通道成型在所述换热片4的扁平管上，所述“Ω”字型的纵向通道处于所述翅片8的所述半包围空间内；这样可使该换热器的流体在该换热器迂回流动，进一步提高该换热器的换热效率。

在本实施例中，所述毛细通道的内腔横截面设为圆形或方形，当然，所述毛细通道的内腔横截面也可以设为其他形状。作为优选的实施方式，所述毛细通道的水力直径不大于0.6mm；即在本实施例中，所述毛细通道的内壁直径不大于0.6mm，所述毛细通道的内径尺寸小，可进一步强化该换热器流体的换热性能。

在上述实施例的基础上，优选所述翅片8由位于所述纵向通道两侧的从所述换热片4上抠出的薄片向所述纵向通道方向翻转对接形成，所述换热片4上抠出所述薄片后形成的通槽为所述通风槽9。同时，优选所述翅片8的横截面呈多边形，所述翅片8的受风面与所述换热片4之间的夹角为锐角；这样当需要换热的气体垂直所述换热片4送入时，能与所述翅片8的多个面直接接触，增加了所述翅片8的受风面积，且所述翅片8可以破坏空气的热边界层，使热边界层变薄，进一步提高该换热器的换热性能。

所述入口通道5和所述出口通道6中还设有防止所述入口通道5和所述出口通道6在对接过程中被压扁的柱状凸起10；所述柱状凸起10不仅能避免所述入口通道5和所述出口通道6在对接过程中被压扁，还能对所述流通通道中的流体起到扰流作用，增加了流体流动的换热性能。

在本实施例中，所述换热单元3平行叠加设置，相邻两个所述换热单元3之间的距离不大于10mm，同时，在本实施例中，所述第一集流管1与所述换热单元3的所述流通通道的所述入口通道5相连通，所述第二集流管2与所述换热单元3的所述流通通道的所述出口单元相连通，即该换热器的流体由所述第一集流管1进入所述换热单元3后，再由所述第二集流管2排出；而需要换热的气体从垂直与所述换热片4的方向送入，并所述通风槽9中通过，其能充分换热，该换热器的换热效率高。在本实施例中，所述换热片4采用金属材料制成，所述凹陷槽采用化学腐蚀加工制成。优选所述对接方式为焊接，进一步，优选所述焊接方式为原子扩散焊焊接方式，使得该换热器耐压性能好，能用于二氧化碳为制冷工质的高压制冷系统。

在上述实施例的基础上，所述换热单元3和所述流通通道具有部分优选尺寸，如单个所述翅片8和单个所述通风槽的宽度之和设为S1,所述S1不大于5mm；所述翅片8的长度设为S2，所述S2不大于20mm；两排所述翅片8之间的距离设为S3，所述S3不大于3mm；所述入口通道5的入口直径和所述出口通道6的出口直径设为L1，所述L1不小于20mm；所述中间通道7的水力直径为L2，所述L2不大于0.6mm；同时，在本实施例中，所述入口通道5和所述出口通道6通过一漏斗型的连接部与所述中间通道7相连通，所述连接部的大端张开角度设为β，所述β的度数设为0到180之间的任一数值。在本实施例中，在本实施例中，优选所述S1为5mm，所述S2为20mm，所述S3为3mm，所述L1为20mm，所述L2为0.6mm，所述β的度数设为135度。当然这些尺寸也可以在其相应的范围内进行任意选取，如还可以优选所述S1为0.1mm，所述S2为1mm，所述S3为0.05mm，所述L1为1mm，所述L2为0.1mm，所述β的度数设为15度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种微通道换热器，其包括第一集流管（1），第二集流管（2），以及与所述第一集流管（1）和所述第二集流管（2）相连通的换热组件，所述换热组件包括若干个所述换热单元（3），其特征在于：所述换热单元（3）包括两个对接成一体的换热片（4），所述换热片（4）的对接面上成型凹陷槽，两所述换热片（4）的所述对接面对接后，对接的所述凹陷槽形成流体通道，所述流通通道包括入口通道（5），出口通道（6），以及若干个将所述入口通道（5）和所述出口通道（6）相连通的中间通道（7），所述换热片（4）上还设有若干呈半包围状的翅片（8），所述翅片（8）两两之间形成有通风槽（9），所述中间通道（7）处于所述翅片（8）的半包围空间内。

2.        根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述中间通道（7）由多个呈“Ω”字型的毛细通道首尾相连形成，其中所述“Ω”字型的毛细通道的横向通道成型在所述换热片（4）的扁平管上，所述“Ω”字型的毛细通道的纵向通道处于所述翅片（8）的所述半包围空间内。

3.        根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征在于：所述毛细通道的内腔横截面为方形或非方形。

4.        根据权利要求3所述的微通道换热器，其特征在于：所述毛细通道的水力直径不大于0.6mm。

5.        根据权利要求2-4中任一项所述的微通道换热器，其特征在于：所述翅片（8）由位于所述纵向通道两侧的从所述换热片（4）上抠出的薄片向所述纵向通道方向翻转对接形成，所述换热片（4）上抠出所述薄片后形成的通槽为所述通风槽（9）。

6.        根据权利要求5所述的微通道换热器，其特征在于：所述翅片（8）的横截面呈多边形，所述翅片（8）的受风面与所述换热片（4）之间的夹角为锐角。

7.        根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述入口通道（5）和所述出口通道（6）中还设有防止所述入口通道（5）和所述出口通道（6）在对接过程中被压扁的柱状凸起（10）。

8.        根据权利要求7所述的微通道换热器，其特征在于：所述换热单元（3）平行叠加设置，相邻两个所述换热单元（3）之间的距离不大于10mm。

9.        根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述换热片（4）采用金属材料制成，所述凹陷槽采用化学腐蚀加工制成。

10.        根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于：所述对接方式为焊接。

11.    根据权利要求10所述的微通道换热器，其特征在于：所述焊接方式为原子扩散焊焊接方式。