CN103940266B - 毛细管式热交换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种毛细管式热交换装置，由导入导出装置和热交换板构成，导入导出装置具有流体输送孔和夹头，热交换板由多层板叠加而成，热交换板内开有流体流通的毛细管，导入导出装置通过夹头连接热交换板，流体通过导入导出装置的流体输送孔进入热交换板的毛细管，在热交换板的外表面与另一种流体发生换热。热交换板由五层结构构成，中间骨架层上、下分别设有管网层，管网层外面设有表面换热层。本发明在普通散热器原理的基础上，仿照皮肤的散热原理，在平板内部加工出毛细管网，将原来一维流体展开到二维平面内，在不增加散热装置体积的情况下增加有效散热表面积，从而提高散热效率。

Description

毛细管式热交换装置
技术领域
本发明涉及一种热交换装置，尤其涉及一种毛细管网的热交换装置。
背景技术
现行热交换装置如散热器、换热器都存在有效换热面积不足的问题，造成的问题是换热效率低。现在对该问题的主流解决方案是通过增加肋片或增加换热设备的体积来增加有效换热面积。但该方法设计出的热交换装置都存在价格昂贵、体积笨重的问题，难以满足市场要求。
发明内容
本发明是针对现有热交换设备单位体积下有效换热面积不足的问题，而提供一种毛细管式热交换装置，该装置将一维管道流分散到均匀分布在一张平板内的毛细管内，将原来的一维流体展开到二维平面内，使换热面积增大，从而提高换热效率。
本发明的技术方案是：一种毛细管式热交换装置，由导入导出装置和热交换板构成，导入导出装置具有流体输送孔和夹头，热交换板由多层板叠加而成，热交换板内开有流体流通的毛细管，其特点是：导入导出装置通过夹头连接热交换板，流体通过导入导出装置的流体输送孔进入热交换板的毛细管，在热交换板的外表面与另一种流体发生换热。
热交换板由五层结构构成，中间骨架层上、下分别设有管网层，管网层外面设有表面换热层。热交换板的管网层内部均匀分布毛细管，毛细管之间留有间隙、毛细管两侧设有用于增加扰动的锯齿状紊流发生器。锯齿状紊流发生器的锯齿高度高于毛细管内液体的层流底层。
本发明的有益效果是：
本发明的毛细管式热交换装置包括流体导入导出装置和热交换板。流体通过导入装置进入热交换板内的毛细管内，毛细管内的流体经过热传导将热量传给热交换板的最外层，最外层在与其他流体发生对流换热达到交换热量的目的。为增大换热效果，热交换板的最外层使用导热系数大的薄金属，从而减小导热热阻增加换热能力；同时毛细管边缘呈锯齿状，锯齿高度要大于管内流动的层流底层，其作用是：1、增加对流体的扰动，增加流体紊流程度从而达到增强对流换热的目的；2、增加流体与金属的接触面积，提高管内流体与热交换板的换热面积。同时毛细管之间的间隙也起到肋片的作用，扩大了与外界流体的换热面积。
通过以上几点改进，该发明的有效换热面积有极大的提高，远高于传统热交换设备。
附图说明
图1是本发明的毛细管式热交换装置的主视图；
图2是本发明的热交换装置的俯视图；
图3是图1中热交换板A处的横向剖切放大图；
图4是图2中毛细管B处的细微结构图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种毛细管式热交换装置包括流体导入导出装置1和热交换板2。
导入导出装置具有流体输送孔和夹头，热交换板由多层板叠加而成，热交换板内开有流体流通的毛细管，导入导出装置通过夹头连接热交换板，流体通过导入装置1进入热交换板2的毛细管3内，在流动过程中，该流体将热量传递给热交换板，然后由热交换板传递给另一种流体。该装置通过均匀分布于热交换板内部的毛细管3将一维流动展开到二维平面内。毛细管3之间的间隙起到了肋片的作用，增大了有效散热面积。该设计的优点是，有效散热面积等于毛细管正对热交换板表面的面积加上间隙的面积，这样在不减小毛细管直径的情况下增加有效散热面积；
如图2所示，热交换板2内部均匀分布毛细管3。毛细管的细微结构如图.4所示，包括毛细管3、毛细管之间的间隙8、用于增加扰动的锯齿状紊流发生器7。锯齿状紊流发生器7的锯齿高度高于毛细管3内液体的层流底层。锯齿高度要求是高于管内液体的层流底层。其设计意图是：（1）增加流体的紊流程度，增强对流换热；（2）增加流体与金属的接触面积，增强换热。
毛细管3内流体流过时其上下表面直接与热交换板的外层表面6换热，紊流发生器7在流体流动时增加其紊流程度，增加其与固体壁面的对流换热能力。同时毛细管之间的间隙8起到肋片的作用，流体将热量传递给间隙8，然后再传给外界，此过程中，锯齿状结构也起到增大流体与固体侧壁的换热面积。
如图3所示，热交换板2由五层结构构成，中间骨架层4上、下分别设有管网层5，管网层5外面设有表面换热层6。中间骨架层4，其作用是增加热交换板的结构强度，同时起到将各管网单元连接成一个系统的作用；管网层5，其作用是利用印刷电路板的光刻技术，在平板上加工出穿透的槽，再利用加工出的槽形成毛细管；表面换热层6，其作用是将加工的槽封装起来，形成毛细管，同时也是内外流体换热的介质。热交换板的次外层加工有毛细槽网单元，各单元互不相连。中间层在保证强度的情况下加工有简单的槽，其作用是将毛细槽相互之间连接起来使流体在其中流通。其设计意图是：联通的线路会把一块板分割成许多互不连接的部分。因此，不能在一块板加工出整个毛细槽网系统。所以本发明选择将一个槽网系统分解在两个平面内，保证每个平面内的线路不会围成闭合线路，从而保证每块板的强度和结构的完整。
各板之间通过钎焊的技术连接，其操作步骤是将待连接的两个面的其中一面敷上0.2-0.6mm的钎焊焊料，两面相对压紧；然后加热使焊料熔解，冷却后即可粘合。钎焊焊料选用金属为宜，其目的是金属导热系数大，用金属焊接可减小导热热阻。热交换板的最外层的材料要求导热系数大，且薄。其目的是减小导热热阻。
热交换板中毛细槽的加工方法选用光刻加工，在代加工的板材表面敷上保护层，然后除去需要加工槽部分的保护层。最后用化学溶液溶解无保护层的部分即可。该方法的优点是简单、精确，可一次加工出复杂的槽网系统；
热交换板的毛细管网的成型方法是：将加工的带有毛细槽网平板的上下两个表面用两块平板封闭，将截面只有左右两个表面槽增加两个表面封装成管封闭的管。

Claims (2)

1.一种毛细管式热交换装置，由导入导出装置（1）和热交换板（2）构成，导入导出装置（1）具有流体输送孔和夹头，热交换板（2）由多层板叠加而成，热交换板（2）内开有流体流通的毛细管（3），其特征在于：所述导入导出装置（1）通过夹头连接热交换板（2），流体通过导入导出装置（1）的流体输送孔进入热交换板（2）的毛细管（3），在热交换板（2）的外表面与另一种流体发生换热；所述热交换板（2）由五层结构构成，中间骨架层（4）上、下分别设有管网层（5），管网层（5）外面设有表面换热层（6）；所述热交换板（2）的管网层（5）内部均匀分布毛细管（3），毛细管（3）之间留有间隙（8）、毛细管（3）两侧设有用于增加扰动的锯齿状紊流发生器（7）。
2.根据权利要求1所述的毛细管式热交换装置，其特征在于：所述锯齿状紊流发生器（7）的锯齿高度高于毛细管（3）内液体的层流底层。
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