CN116717929A - 一种微通道制冷蒸发器以及使用该蒸发器的冻干系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发器和冻干系统，尤其涉及一种微通道制冷蒸发器以及使用该蒸发器的冻干系统。包括矩形的扁管结构，所述扁管结构沿着其长度方向呈环绕形，所述扁管结构内设有周向互相平行的第一微通道结构；所述扁管结构的一端连接有沿宽度方向延伸的第一进口集流管，另一端连接有沿宽度方向延伸第一出口集流管；所述第一进口集流管、所述第一出口集流管与所述第一微通道结构互相连通；所述进口集流管、所述第一出口集流管分别连接有进入口和流出口。通过采用矩形的金属扁管结构，在中间设置微通道结构，扁管结构完全与围绕的干燥箱贴合，中间没有镂空结构，最大程度地提高了覆盖面积，增大换热效率。

Description

一种微通道制冷蒸发器以及使用该蒸发器的冻干系统

技术领域

本发明涉及一种蒸发器和冻干系统，尤其涉及一种微通道制冷蒸发器以及使用该蒸发器的冻干系统。

背景技术

真空冷冻干燥机适用于高档原料药、中药饮片、海鲜、野生蔬菜、脱水蔬菜、食品、水果、化工药物中间体等物料的干燥。

目前真空冷冻干燥机用冻干机箱体与制冷蒸发器为单独的两个部件，冻干机箱体主要用来承受真空所产生的压力，制冷蒸发器主要用来制冷。冻干机箱体外壁安装制冷蒸发器，主要依靠冻干机箱体外壁与制冷蒸发器接触传热，传热效率低。

由物理学可知，水有三相，称为三相共点，根据压力减小、沸点下降的原理，只要压力在三相点压力之下(压力为611.657以下)，物料中的水分则可从水不经过液相而直接升华为水汽。根据这个原理，就可以先将物料冻结至冰点之下，使物料中的水分变为固态冰，然后在适当的真空环境下，将冰直接加热升华为蒸汽而除去，再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸汽冷凝，从而使物料得到干燥。真空冷冻干燥机将制冷系统，真空系统，导热油加热系统，排湿系统组合一体，推出的一种新型箱体结构，该结构较大地利用干燥箱体内存放物料空间进行冷冻真空干燥。目前真空冷冻干燥机制冷系统利用蒸发器实现制冷功能，蒸发器用铜管制作成螺旋形状，加工时由人工作业将铜管盘在真空冷冻干燥机干燥箱外围，套装在真空冷冻干燥机干燥箱外壁上，安装费时费力。

针对传热效率的改进，现有技术专利申请号：CN201410332136.2，专利名称：热交换器，提供了一种热交换器，包括：多个管道，水平地设置；一对竖直集管，与所述管道连接；至少一个流动分配挡板，在所述多个管道中的一组处安装到集管，使得流动分配挡板布置在所述一组的管道之间。所述至少一个流动分配挡板中的每一个设置有至少一个分配孔以允许制冷剂流过。当热交换器作为户外单元的蒸发器运转时，热交换器防止制冷剂的不平衡分配。其利用在集流管内设置流动分配挡板实现制冷剂的串联流动。但其并未充分考虑液体流动时阻力产生的问题，向上流动的过程中，一些管道内会存在制冷剂无法流入的问题。

现有技术专利申请号：CN201420324502.5，专利名称：用于热泵热水器的换热器和热泵热水器，提供了一种换热器，包括多个扁管，多个所述扁管彼此间隔开地设在所述第一集流管和第二集流管之间，且每个所述扁管的两端分别与所述第一集流管和第二集流管连通，所述第一集流管、所述第二集流管和所述扁管的内腔构成制冷剂流动通道，其中相邻扁管之间的间距从所述制冷剂入口沿所述制冷剂流动通道到所述制冷剂出口的方向上减小。根据本实用新型的换热器可以增大高压气态制冷剂段覆盖的换热区域，提高换热器效率且水温均匀。如图1所示，其将管道改进为扁管形状，但扁管之间仍是镂空设计，一定程度上增大了换热器管道的覆盖面积，从而加强换热的效率。但该结构仍存在制冷剂向上回流，流动可能受阻的问题，不能完全流通整个管道的问题。

发明内容

本发明提供一种换热覆盖面积更大、制冷剂流通效率更高、流通更全面的制冷用蒸发器。

具体方案如下：

一种微通道制冷蒸发器，

包括矩形的扁管结构，所述扁管结构沿着其长度方向呈环绕形，所述扁管结构内设有周向互相平行的第一微通道结构；

所述扁管结构的一端连接有沿宽度方向延伸的第一进口集流管，另一端连接有沿宽度方向延伸出口集流管；

所述第一进口集流管、所述第一出口集流管与所述第一微通道结构互相连通；

所述第一进口集流管、所述第一出口集流管分别连接有进入口和流出口。

进一步地，所述第一微通道结构的中心点更靠近扁管结构环绕后的内壁侧。

进一步地，所述扁管结构的内壁侧距离所述微通道结构的边界距离设为微通道壁厚，所述微通道壁厚取值为0.3mm～5mm,优选0.3mm～1mm之间。

进一步地，所述第一微通道结构内壁上设有增流结构。

进一步地，所述增流结构为分布于所述第一微通道结构的突出片。

进一步地，所述第一微通道结构的横截面采用矩形，所述突出片设于四个顶点并向矩形中心延伸。

进一步地，所述增流结构使所述第一微通道结构的内壁呈网状凹陷结构。

进一步地，互相平行的所述第一微通道结构靠近所述第一出口集流管的一侧设有控制阀。

进一步地，所述控制阀之间具有联动功能；制冷剂会从所述第一进口集流管依次流入互相平行的所述第一微通道结构，此时，所述控制阀全部处于关闭状态；在最后的所述第一微通道结构中的控制阀上设置压力传感器，当所述压力传感器感应制冷剂流通后，打开所有的控制阀，流通制冷剂。

进一步地，所述扁管结构延其第一进口集流管和所述第一出口集流管的方向分为均匀的多段结构，所述第一进口集流管和所述第一出口集流管内设置有间隔分布的集流隔板，所述集流隔板所处的位置与所述扁管结构的分段处相同，使所述第一进口集流管、所述第一微通道结构和所述第一出口集流管之间形成串联的路径。

进一步地，将所述扁管结构中的三个分段并联作为一个整体通道，串联流向下一组三个分段通道，依次重复。

进一步地，所述扁管结构与所述第一进口集流管垂直的一侧设有第二进口集流管，所述扁管结构与所述第一进口集流管垂直的另一侧设有第二出口集流管；

所述扁管结构内设置有纵向互相平行的第二微通道结构，所述第二微通道结构互相连通所述第二进口集流管和所述第二出口集流管；

所述第一进口集流管和所述第二进口集流管共用所述进入口；

所述第一出口集流管和所述第二出口集流管共用所述流出口；

所述第一微通道结构与所述第二微通道结构互相错开。

进一步地，所述第一进口集流管上设有第一箍紧支耳，所述第一出口集流管上设有与之匹配的第二箍紧支耳；所述第一箍紧支耳和所述第二箍紧支耳之间内部穿设有箍筋。

一种冻干系统，包括上述任意一种所述的微通道制冷蒸发器，压缩机，干燥箱，真空装置、加热装置；所述微通道制冷蒸发器环绕设于干燥箱侧壁；所述真空装置与干燥箱底部互相连接；所述加热装置设于所述干燥箱的进料口一侧，所述压缩机与所述微通道制冷蒸发器相连。

进一步地，所述压缩机选用风冷式压缩机，并将其连接于所述微通道制冷蒸发器远离所述干燥箱的另一侧，使整个冻干系统的装置布局呈正多边形。

进一步地，所述干燥箱采用圆筒形状，所述扁管结构采用铝制材料。

本方案的有益效果是：

1)通过采用矩形的金属扁管结构，在中间设置微通道结构，扁管结构完全与围绕的干燥箱贴合，中间没有镂空结构，最大程度地提高了覆盖面积，增大换热效率。

2)在微通道结构内设置增流结构，提高制冷剂在微通道结构中流通的速率。

3)设置横竖配合的两条进口集流管和出口集流管，进一步地，增加制冷剂流通的范围，以弥补传统串联结构下无法流通的地方，加强换热效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明背景技术中的现有技术中扁管的结构示意图；

图2为本发明实施例中微通道制冷蒸发器的结构示意图；

图3为本发明实施例中的微通道结构的结构示意图；

图4为本发明实施例中的微通道壁厚H的示意图；

图5为本发明实施例中的第一种形式的突出片的结构示意图；

图6为本发明实施例中的第二种形式的突出片的结构示意图；

图7为本发明实施例中的集流隔板的结构示意图；

图8为本发明实施例中的第一种形式的串联结构的液体流动示意图；

图9为本发明实施例中的第二种形式的串联结构的液体流动示意图；

图10为本发明实施例中的串联结构和并联结构共存的液体流动示意图；

图11为本发明实施例中的冻干系统的结构示意图；

图12为本发明实施例中的网状凹陷结构的结构示意图；

图13为冻干效果测试中铜管蒸发器的测试结果图；

图14为冻干效果测试中本发明蒸发器H＝0.3mm的测试结果图；

图15为本发明实施例中的并联结构的结构简图；

附图标记说明：

1.扁管结构；11.第一微通道结构；12.第一进口集流管；121.第一箍紧支耳；13.第一出口集流管；14进入口；15.流出口；2.增流结构；21.突出片；22.网状凹陷结构；23.集流隔板；31.第二进口集流管；32.第二箍紧支耳；33.第二出口集流管；34.第二微通道结构；4.压缩机；5.干燥箱；6.真空装置；7.加热装置；8.控制阀；

微通道壁厚：H。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

如图2、3所示，一种微通道制冷蒸发器，包括矩形的扁管结构1，也可采用方形形状；所述扁管结构1沿着其长度方向呈环绕形，所述扁管结构1内设有周向互相平行的第一微通道结构11；本实施例中，扁管结构1采用矩形的金属板，该矩形板留有一定的厚度，用于在所述扁管结构1内部开设微通道结构；金属板与干燥箱5的接触面积，明显大于互相平行、中间隔空的管道结构，即使管道结构采用扁管的形状，但管道之间仍然有许多镂空区域，无法利用中间的区域与干燥箱5进行热交换。

蒸发器与干燥箱5之间的总和传热公式为:

q△T/R_t,total

其中：

R_t,total：热阻(k/w)；q：热量(w)；△T：温差(k)

根据R_t,total＝R_t,cond+R_t,conv

R_t,cond：干燥箱5与蒸发器之间的热传导阻值(k/w)

R_t,conv：制冷剂与蒸发器铜管之间的热对流阻值(k/w)

R_t,cond＝L/(kA)；L：厚度(m)；K：导热系数[w/(m·k)]；A：接触面积(㎡)。

依据上述公式，理论上能够测试并计算出一个材料的热阻值R_t,total。但是这个公式只是一个理想化的公式，他设定的条件是:接触面是完全光滑和平整的，所有热量全部通过热传导的方式经过材料，并达到另一端。实际这是不可能的条件，所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。总之:

a.同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值R_t,total是会随厚度L发生变化的。

b，同样的材料，厚度L越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。

c.对于导热材料，选用合适的导热率K、厚度L是对性能有很大关系的。选择导热率K很高的材料，但是厚度L很大，也是性能不够好的。最理想的选择是:导热率K高、厚度L薄，完美的接触压力保证最好的界面接触,即接触面积A大。

由公式可知，导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的属性有关，所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。相同条件下，传热接触面积A越大，蒸发器与干燥箱5传热效率就越高。

由于现有设计常使用铜管，铜管与干燥箱5为线接触，接触面积小,导致系统的热阻尤其是从铜管传导到不锈钢筒体的阻值增大；因此使用本实施例中的扁管结构1和微通道结构可以大大增加接触面积，从而减少热阻R_t,cond。

本实施例中，扁管结构1展开后为具有一定厚度的金属板，金属板的长度方向外壁为平坦的表面，保证与干燥箱5的接触面积A尽可能的大，金属板内分布微通道，微通道壁厚在与冻干机干燥箱5接触一侧尽可能的薄，保证热传导厚度L尽可能的小，多个扁管结构1之间通过2集管连接。

根据公式R_t,cond＝L/(kA)，干燥箱5与蒸发器之间的接触面积A增加，R_t,cond降低。

所述扁管结构1的一端连接有沿宽度方向延伸的第一进口集流管12，另一端连接有沿宽度方向延伸出口集流管；所述第一进口集流管12、所述第一出口集流管13与所述第一微通道结构11互相连通；所述第一进口集流管12、所述第一出口集流管13分别连接有进入口14和流出口15；本实施例中，第一进口集流管12连接所述扁管结构1的一端；所述扁管结构1的另一端连接有第一出口集流管13；第一进口集流管12和第一出口集流管13通过多根扁管结构1相互串联或并联连通，制冷剂可以在第一进口集流管12、第一出口集流管13和所述微通道结构中相互流通。所述进入口14连接在第一进口集流管12的前端面，能将制冷剂引入第一进口集流管12中；所述第一出口集流管13的前端面连接有流出口15；能将制冷剂引出第一出口集流管13。

如图4所示，进一步地，所述第一微通道结构的中心点更靠近扁管结构1环绕后的内壁侧。本实施例中，所述扁管结构1内分布的所述微通道结构其设置的位置尽可能地靠近扁管结构1的环绕后的内壁侧，减少热阻公式中的热传导厚度L，相应地减少热阻，达到更好地传热效率和制冷效果。

进一步地，所述扁管结构1的内壁侧距离所述第一微通道结构的边界距离设为微通道壁厚H，所述微通道壁厚H取值为0.3mm～5mm,优选0.3mm～1mm之间。本实施例中，以所述第一微通道结构11的蒸发器和互相平行中间有镂空的铜管蒸发器作为比对进行冻干效果测试，以冻干机4kg补水量测试；其中使用的干燥箱58结构尺寸一致；铜管的热阻K＝385W/m-K，铝热阻K＝210W/m-K；铜管尺寸φ9.5*0.7，长度22米，微通道壁厚H为0.3mm；铜管与干燥箱5的接触面积约为A＝220cm²，微通道扁管与干燥箱5的接触面积约为A＝2246cm²；且经过铜管和第一微通道结构的制冷剂量一致。

本测试冻干时首先将水冷冻至冰，并将通道内抽到一定的真空度，并按照一定的规律对冰加热升温，使冰升华成气体，气体遇到冷却的蒸发器重新固化变成冰并释放热量，实现水转移至蒸发器实现冻干，冻干结束是加热温度至一定的值且真空度下降到一定值可判定冻干结束。经过测试之后，测试结果以图13、14所示，以铜管蒸发器为实测对象，总冻干时间约为1750分钟,从第650分钟开始冻干，到第2400分钟真空度不再明显变化即冻干完成；用本发明的蒸发器实测，总冻干时间缩短为1210分钟，从第570分钟开始冻干，到第1780分钟压力不再明显变化即冻干完成，总冻干时间缩减了540分钟，效率提升了30％。

进一步地，所述第一微通道结构11内壁上设有增流结构2。本实施例中，在所述微通道结构设有增流结构2，所述增流结构2的功能不仅可以增加制冷剂的换热面积，还增加流体的扰动；流体扰动的增加使流体的雷诺数RE增加，进而增加了努塞尔数Nusseltnumber(描述流体的混乱常量)从而增加了流体的对流传热系数h，最终达到增加换热效率的目的。

如图5所示，进一步地，所述增流结构2为分布于所述第一微通道的突出片21。本实施例中，通过第一微通道结构11内部增加突出片21从而增加制冷剂与蒸发器的接触面积，即：

Nu＝hL/K

h：对流传热系数

K：导热系数

根据R_t,conv＝dT/q＝l/(hS)，h变大，R_t,conv变小，增加所述突起片后制冷剂与蒸发器接触面积增加，即S增加，R_t,conv变小；如图X所示，本发明中采用设置在矩形长边上向上延伸的突出片21，用于增加传热效率；综上，增加所述突起片后R_t,conv变小，传热效率增加。

如图6所示，进一步地，所述第一微通道结构11的横截面采用矩形，所述突出片21设于四个顶点并向矩形中心延伸。本发明中的另一个实施例中，将所述突出片21设于矩形的转角处，并向中心延伸，如此设置相较于设置在矩形长边向上延伸的突出片21，能够减少对制冷剂流动的阻力，而且还可以增加制冷剂与蒸发器的换热面积，增加传热效率。

如图12所示，进一步地，所述增流结构2使所述第一微通道结构11的内壁呈网状凹陷结构22。在本发明另一个实施例中，所述第一微通道结构11的内壁向下凹陷，并在凹陷结构的表面再向下设置网状结构，用向下凹陷的结构增大所述第一微通道结构11与制冷剂的接触面积，相较于突出片21可以节省材料，也能保持制冷剂在微通道内的流动速率以及增加传热效率。

如图15所示，进一步地，互相平行的所述第一微通道结构靠近所述第一出口集流管的一侧设有控制阀8。本发明的实施例中，所述第一进口集流管、所述第一微通道结构和所述第一出口集流管之间直接流通的方式俗称并联的路径，传统的并联结构，制冷剂流通时，由于液体阻力的问题，远离进口处的微通道结构中的制冷剂会难以流通，冷量分布不均匀，影响整体蒸发器的降温效率，也会造成捕冰不均匀的现象。通过设置控制阀，通过阀门的开度使来调节微通道板内制冷剂的流量，流量大小一致，从而使冷量在每个微通道板内保持的均匀性；可以手动或自动地进行调节，适应性的进行阀门配置，如果使用比例调节阀，需要加入相应的控制系统；当远离进口处的微通道结构中没有制冷剂或只有少量制冷剂流通时，前方的控制阀8处于闭合状态，使前方的制冷剂停止向第一出口集流管流通，与此同时，制冷剂会朝向后方的微通道结构流动，直到后方的微通道结构也充分流通制冷剂后，打开前方的控制阀，各个第一微通道结构内都充分流通制冷剂，通过阀门来调节微通道板冷量的均匀性，提高制冷效率。

进一步地，所述控制阀8之间具有联动功能；制冷剂会从所述第一进口集流管依次流入互相平行的所述第一微通道结构，此时，所述控制阀8全部处于关闭状态；在最后的所述第一微通道结构中的控制阀上设置压力传感器，当所述压力传感器感应制冷剂流通后，打开所有的控制阀，流通制冷剂。本实施例中，采用一种联动的控制阀，可以采用电磁阀，在最后一个电磁阀上设置压力传感器，压力传感器与电磁阀通过电路连接，并配有相应的控制系统。首先所有的电磁阀都处于关闭状态，当制冷剂流入最后的微通道结构中后，触发电磁阀上的压力传感器，打开所有的电磁阀，一齐流通制冷剂。该结构充分考虑到蒸发器中制冷剂流通不充分，以及人工控制的复杂性，提供一种既可以控制制冷剂之间互相流通充分，也可以自动完成相关调节的控制阀联通装置，方便高效。

如图7所示，进一步地，所述扁管结构1延其第一进口集流管12和所述第一出口集流管13的方向分为均匀的多段结构，所述第一进口集流管12和所述第一出口集流管13内设置有间隔分布的集流隔板23，所述集流隔板23所处的位置与所述扁管结构1的分段处相同，使所述第一进口集流管12、所述第一微通道结构11和所述第一出口集流管13之间形成串联的路径。本实施例中，第一进口集流管12和第一出口集流管13通过所述集流隔板23进行规律隔断，实现所述扁管结构1的多段结构相互相连串联连通，如图8所示,当所述微通道结构的单个分段为一个流通通路，制冷剂由所述进入口14进入第一进口集流管12，遇到所述集管隔板的阻挡，随后变向流入所述第一微通道结构11，流到微通道尽头后进入所述第一出口集流管13，在所述第一出口集流管13中遇到所述集流隔板23的阻挡，制冷剂由第一出口集流管13变向流入下一段微通道扁管，流到微通道尽头后进入所述第一进口集流管12，经过多次重复，最后流入出口集管，流向所述流出口15排出。制冷剂在此过程中吸收干燥箱5的热量，降低干燥箱5温度，达到冷冻干燥箱5内物品的目的；串联流动可以弥补并联流动时，在集流管内无法充分流通的问题，达到更好地制冷效果。

如图9所述，进一步地，当所述干燥箱5的体积较大时，可以将所述扁管结构1中的三个分段并联作为一个整体通道，串联流向下一组三个分段通道，依次重复；当中间环绕的箱体体积较大时，其能达到更好地制冷效果。

如图10所述，进一步地，所述扁管结构与所述第一进口集流管垂直的一侧设有第二进口集流管31，所述扁管结构与所述第一进口集流管垂直的另一侧设有第二出口集流管33；所述扁管结构内设置有纵向互相平行的第二微通道结构34，所述第二微通道结构互相连通所述第二进口集流管和所述第二出口集流管；所述第一进口集流管和所述第二进口集流管共用所述进入口14；所述第一出口集流管和所述第二出口集流管共用所述流出口15；所述第一微通道结构与所述第二微通道结构互相错开。本实施例中，在串联流通的结构上，又在其垂直方向增设所述第二进口集流管31和所述第二出口集流管33，并与之并联的所述第二微通道结构34，所述第一微通道结构11和所述第二微通道结构34共同设置于所述扁管结构1内，互不干涉。并联结构从流入口侧向另一侧流动，解决所述第一微通道可能发生流动受阻导致流动不充分的问题，以弥补串联结构中向上倒流容易受阻导致流动不均衡的问题，这样同时使用串联的微通道和并联的微通道机构，互相弥补双方结构中制冷剂可能流动不足的问题，尤其是在中间干燥箱5的体积较大时，制冷剂的流通路程加长，更容易出现流动不足的问题。该结构可以很好地提升制冷效率。

进一步地，所述第一进口集流管12上设有第一箍紧支耳121，所述第一出口集流管13上设有与之匹配的第二箍紧支耳32；所述第一箍紧支耳121和所述第二箍紧支耳32之间内部穿设有箍筋。本实施例中，由于是制冷蒸发器是环绕在干燥箱5的外侧，为了更好地干燥箱5外壁贴合，在第一进口集流管12和所述第一出口集流管13上设置有箍紧支耳，并用箍筋串紧，使蒸发器环绕并贴紧干燥箱5后，固定其形状，不会受外力而变形，影响传热效率。

如图11所述，一种冻干系统，包括上述任意一种所述的微通道制冷蒸发器，压缩机4，干燥箱5，真空装置6、加热装置7；所述微通道制冷蒸发器环绕设于干燥箱5侧壁；所述真空装置6与干燥箱5底部互相连接；所述加热装置设于所述干燥箱5的进料口一侧，所述压缩机与所述微通道制冷蒸发器相连。本实施例中，冻干干燥箱5、制冷装置、真空装置6、加热装置，制冷系统包括微通道制冷蒸发器和压缩机4，所述压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，是制冷系统的核心。微通道制冷蒸发器贴合在干燥箱5的外壁。制冷装置用于降低干燥箱5的温度，使物质冷冻成固体；真空装置6与干燥箱5连接，用于干燥箱5的抽真空；加热装置用于加热干燥箱5内的物质；加热装置的加热方式可以为热风、加热毯、微波等现有技术。

进一步地，所述压缩机4选用风冷式压缩机，并将其连接于所述微通道制冷蒸发器远离所述干燥箱5的另一侧，使整个冻干系统的装置布局呈正多边形。本实施例中，风冷式压缩机的制冷效果优良，对其安装位置进行限定，可以避免所述风冷式压缩机吸入干燥箱排出的高温，导致排气温度过高而影响整个冻干系统的正常运行。另外，将整个冻干系统的装置布局设计呈正多边形，可以合理地节省冻干系统的占地空间，使整套系统的利用场景更广。

进一步地，所述干燥箱5采用圆筒形状，所述扁管结构1采用铝制材料。本实施例中，根据干燥箱5的不同形态，干燥箱5为圆柱形或者矩形时，扁管、集流管的形状会发生变化，进行折弯时的角度和位置也会发生变化，最佳的，干燥箱5形状为圆筒形，保证蒸发器能更好的贴合在干燥箱5外。最佳的蒸发器为铝制，为上述结构的微通道扁管，且微通道内设置所述增流结构2。通过设计经验根据干燥箱5筒体大小选择合适蒸发器结构：小的干燥箱5适合配置串联结构微通道扁管蒸发器，使制冷装置制冷量满足冻干机需求，制冷效率最佳，如果使用并联结构，制冷剂迅速流过蒸发器，制冷剂还没来得及交换热量就流出，反而不利于制冷装置的制冷；大的干燥箱5适合配置串联和并联结构共通的微通道扁管蒸发器，避免管路太长，受流动阻力影响过大，并联结构保证制冷装置的制冷量，使制冷效率最佳；保证流动阻力不会过大，使制冷效率最佳。

工作原理：待冷冻物质放置在冻干干燥箱5的托盘上，启动冻干机，制冷系统开始工作，冻干机首先把含有大量水分的物质，预先进行降温冻结成固体，然后启动真空系统，干燥箱5被抽成真空，在真空的条件下启动加热装置，使固态水直接升华出来，而物质本身则留在冻结时的冰架中，此即干燥过程，干燥后物质体积不变。固态水在升华时要吸收热量，引起物质本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。冷冻、干燥完成后，将物质从干燥箱中取出，完成物质的冻干。

制冷装置借助压缩机等工具将制冷剂输送至扁管结构1内，制冷剂从进口管内进入第一进口集管内；制冷剂再进入多根扁管中，再流入出口集管中，当需要排出制冷剂时，将本装置内的制冷剂从出口管中排出；完成物质的冷冻。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (16)

1.一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，

包括矩形的扁管结构，所述扁管结构沿着其长度方向呈环绕形，所述扁管结构内设有周向互相平行的第一微通道结构；

所述扁管结构的一端连接有沿宽度方向延伸的第一进口集流管，另一端连接有沿宽度方向延伸第一出口集流管；

所述第一进口集流管、所述第一出口集流管与所述第一微通道结构互相连通；

所述第一进口集流管、所述第一出口集流管分别连接有进入口和流出口。

2.根据权利要求1所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述第一微通道结构的中心点更靠近所述扁管结构环绕后的内壁侧。

3.根据权利要求2所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述扁管结构的内壁侧距离所述第一微通道结构的边界距离设为微通道壁厚，所述微通道壁厚取值为0.3mm～5mm,优选0.3mm～1mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述第一微通道结构内壁上设有增流结构。

5.根据权利要求4所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述增流结构为分布于所述第一微通道结构的突出片。

6.根据权利要求5所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述第一微通道结构的横截面采用矩形，所述突出片设于四个顶点并向矩形中心延伸。

7.根据权利要求1所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述增流结构使所述第一微通道结构的内壁呈网状凹陷结构。

8.根据权利要求1所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，互相平行的所述第一微通道结构靠近所述第一出口集流管的一侧设有控制阀。

9.根据权利要求8所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述控制阀之间具有联动功能；制冷剂会从所述第一进口集流管依次流入互相平行的所述第一微通道结构，此时，所述控制阀全部处于关闭状态；在最后的所述第一微通道结构中的控制阀上设置压力传感器，当所述压力传感器感应制冷剂流通后，打开所有的控制阀，流通制冷剂。

10.根据权利要求1所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述扁管结构延其所述第一进口集流管和所述第一出口集流管的方向分为均匀的多段结构，所述第一进口集流管和所述第一出口集流管内设置有间隔分布的集流隔板，所述集流隔板所处的位置与所述扁管结构的分段处相同，使所述第一进口集流管、所述第一微通道结构和所述第一出口集流管之间形成串联的路径。

11.根据权利要求10所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，将所述扁管结构中的三个分段并联作为一个整体通道，串联流向下一组三个分段通道，依次重复。

12.根据权利要求10所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，

所述扁管结构与所述第一进口集流管垂直的一侧设有第二进口集流管，所述扁管结构与所述第一进口集流管垂直的另一侧设有第二出口集流管；

所述扁管结构内设置有纵向互相平行的第二微通道结构，所述第二微通道结构互相连通所述第二进口集流管和所述第二出口集流管；

所述第一进口集流管和所述第二进口集流管共用所述进入口；

所述第一出口集流管和所述第二出口集流管共用所述流出口；

所述第一微通道结构与所述第二微通道结构互相错开。

13.根据权利要求1所述的一种微通道制冷蒸发器，其特征在于，所述第一进口集流管上设有第一箍紧支耳，所述第一出口集流管上设有与之匹配的第二箍紧支耳；所述第一箍紧支耳和所述第二箍紧支耳之间内部穿设有箍筋。

14.一种冻干系统，其特征在于，包括上述权利要求1～11任意一种所述的微通道制冷蒸发器，压缩机，干燥箱，真空装置、加热装置；所述微通道制冷蒸发器环绕设于干燥箱侧壁；所述真空装置与干燥箱底部互相连接；所述加热装置设于干燥箱内部，所述压缩机与所述微通道制冷蒸发器相连。

15.根据权利要求14所述的一种冻干系统，其特征在于，所述压缩机选用风冷式压缩机，并将其连接于所述微通道制冷蒸发器远离所述干燥箱的另一侧，使整个冻干系统的装置布局呈正多边形。

16.根据权利要求14所述的一种冻干系统，其特征在于，所述干燥箱采用圆筒形状，所述扁管结构采用铝制材料。