[实用新型]异径多通道紧凑式换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种不仅可以进一步减小换热器的尺寸，减轻设备的重量，而且可以实现均匀换热，提高换热效率的变管径的异径多通道紧凑式换热器。

背景技术

目前，各种类型高效换热技术已广泛应用于能源动力、石油化工、航空航天、机械电子、材料加工、制冷空调等行业。

我国人均资源占有率相对较少，能源利用率比国际水平低10％左右，并且空调制冷系统能耗已达建筑物能耗的65％左右，据有关部门统计，到2020年我国空调系统高峰负荷节电空间大约为9000万KW，相当于3个三峡电站的满负荷容量，相应可减少电力建设投资4000亿元以上。因此，降低空调制冷系统的能耗对于减少建筑系统的能耗、缓解当前电力供应紧张状况、优化能源结构、提高能源利用效率等方面都有着非常重要的意义，改进和提高换热器的传热效率和性能又是降低空调系统能耗的重要途径，同时，国务院于2005年又发出了建设节约型社会的号召，这些均为节能、节材型紧凑式换热器的深入研究、推广使用提供了良机。

多通道换热器传热问题的研究源于上世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统中的流动和传热问题。美国国家科学基金会自1998年起重点资助麻省理工学院，加州大学等8所大学和贝尔实验室从事微型电子机械系统的研究计划，日本通产省自1991年度开始实施为期10年，总投资为250亿日元的“微型机械技术”的大型研究开发计划，欧洲则于1990年就开始多通道换热器的研究。目前，微换热领域的研究已经取得了许多成就，如：美国于2003年10月6日，由斯坦福大学机械工程学院的肯·杜德桑等3位教授创办的Cooliy公司宣布研制成商品化的主动式微通道冷却器，散热潜力高达1 000W/cm²(当前最高端的处理器的热输出量约为25W/cm²)；通道当量直径在0.5～3mm的铝带管已经在汽车空调系统中得到了广泛的应用。但是，由于已有多通道换热器各个换热通道的管径相同，在换热器进行工作时，沿被冷却或被加热介质流动方向，极易出现换热器前半段温差大、后半段温差小而直接导致换热效率降低等问题。另一方面，现有研究表明，微小通道的换热系数与通道管径成反比关系，基于此，发明一种变管径的多通道紧凑式换热器，通过合理的优化设计不仅可以进一步减小换热器的尺寸，减轻设备的重量，而且可以实现均匀换热，提高换热效率，具有十分显著的工程应用价值。

发明内容

本实用新型的目的在于针对常见的定管径多通道换热器换热过程传热不均匀的问题而提供一种异径多通道紧凑式换热器。

本实用新型的目的是这样实现的：包括换热板，在换热板中依次加工出管径不等的平行通道，该平行通道通过封头与换热系统进行连接构成换热器，被冷却或被加热流体在换热器中流动方向与该平行通道中流体的流动方向垂直。

换热通道采用黄铜、铝合金、不锈钢或碳钢导热性能好、耐腐蚀的金属材料。该平行通道的孔形状为圆形或方形或矩形或三角形或梯形或椭圆形。

本实用新型具有如下积极效果：本实用新型属于紧凑式换热器，其横截面为由多个平行的内径不同的圆形或尺寸不同的矩形、方形、三角形、梯形、椭圆形等，即沿通道内流体流动方向当量直径不变，系列平行的子通道的当量直径不尽相同。在相同的压差条件下，异管径多通道换热器使得各个子通道内的流体流量不同从而造成沿宽度方向的换热量与管外流体的温度可以较好匹配，提高传热效率。异径多通道紧凑式换热器内进行冷热交换即可以是单相流动换热，也可以是带相变过程的换热，如冷凝或蒸发换热过程等等。其外表面可以是平整光滑的或根据需要开槽或加装必要的翅片。管内流体与管外流体的流动方向可以是交错流动，也可以是顺流或逆流。

附图说明

图1为本实用新型异径多通道紧凑式换热器换热通道示意图。

图2为本实用新型异径多通道紧凑式换热器横截面示意图。

图3为本实用新型异径多通道紧凑式换热器流体流向示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型包括换热板1，在换热板1中依次加工出管径不等的平行通道2，该平行通道通过封头与换热系统进行连接构成换热器，被冷却或被加热的流体在换热器中的流动方向与该平行通道中流体的流动方向垂直。即管外流体进口3和管外流体出口4的管外流体流向7与管内流体进口5和管内流体出口6的管内流体流向8垂直。换热通道采用黄铜、铝合金、不锈钢或碳钢导热性能好、耐腐蚀的金属材料。该平行通道的孔形状为圆形或方形或矩形或三角形或梯形或椭圆形。

在进行这类换热器生产加工时，换热通道可采用黄铜、铝合金、不锈钢或碳钢等导热性能好、耐腐蚀的金属材料，采用IC技术、准分子激光加工、扩散焊等先进的机械加工技术依次在换热板中加工出圆形、矩形、三角形等系列当量管径不等的平行通道，各个换热子通道的当量直径依据设计条件不尽相同或各不相同，加工完毕后，通过封头与进行连接，即可将此换热器并入有关的换热系统进行工作。需要注意的是，该换热器进行工作时，被冷却或被加热的流体在换热器中的流动方向与通道中流体的流动方向垂直，即该类换热器主要是针对冷热流体在换热器中的流动为交错流的情况，对于逆流和顺流情况也可以。