[实用新型]一种微通道换热器

说明书

技术领域

本实用新型属于传热、换热技术领域，尤其涉及一种微通道换热器。

背景技术

空气源热泵，热泵热水器，热泵锅炉以及地源热泵等热泵系统的使用都离不开换热器。目前，换热器有管式换热器、板式换热器、微通道换热器等几大类。其中管式换热器存在着体积大，耗材多，换热效率低等缺点；板式换热器在同样换热能力下，与管式换热器比较，重量体积大约可以减少一半以上，但板式换热器还存在着强制对流换热系数小，通道中增强传热用翅片引起流动阻力增大，各个通道中流体分配不均匀等问题。作为板式换热器的发展，微通道换热器的体积、重量相对于板式换热器可以再减少一半以上，能够满足紧凑式换热器的要求，是当今换热器研究开发的新方向。

但是现存的用于热泵系统的微通道换热器，几乎都是用扁平铝管型材加上制冷工质和工作流体的进出口来实现，仅限于制冷工质和空气之间的热交换用的岔流型换热器。如专利申请号200510012007.6，200810115272.0以及200510079932.0中阐述的用于热泵的微通道换热器，均在扁平铝管型材的基础上加上实用新型人的想法或者构成实物的实用新型。但上述三个实用新型存在着以下几个问题：1. 换热扁平管为铝管型材，型材的尺寸为定值。对于微通道的水力学直径选择有限制，很难选到结构优化设计以后的铝管型材。还有，目前受生产铝管型材技术的限制，微通道之间的壁厚不能做到传热要求的尺寸（很薄），这样使用扁平管为铝管型材设计的微通道换热器就不能成为微通道换热器技术的方向。2. 制冷工质通过的微通道和空气通过的翅片之间由于采用的是钎焊，由此产生的热阻问题没有解决。3.上述三个申请仅限于制冷工质和空气之间热交换用的岔流型换热器。空气通过翅片和工作流体（比如水，不冻液，纳米流体等）通过微通道，由于强制对流换热系数的不同，所需要的传热面积就不同，换热器的结构就完全不一样。空气的强制对流换热系数比制冷工质要小2个数量级，所以制冷工质和空气之间的热交换用的岔流型换热器需要把空气侧的传热面积设计得很大，因而换热器的体积也就比较大。而水的强制对流换热系数和制冷工质相比小一个数量级左右，所以换热器就可以设计得紧凑，提高换热效率，节省材料。

为解决上述问题，中国专利申请200910025810.1公开了一种紧凑型微通道换热器，其可以用于制冷工质和工作流体之间的热交换，可以用于热泵热水器，热泵锅炉以及地源热泵等热泵系统。同时，其制冷工质通道与流体通道以及两者之间的隔层通过原子扩散的方法结合，其没有焊接产生的热阻，单位体积中的传热面积大于七百。但是，该申请中，影响换热器换热效率的制冷工质和工作液体的微通道的水力学直径只限定为微米级，  实际根据理论推理以及实际试验表明，当水侧水力学直径过大或过小时，水侧的强制对流换热系数或将没有多少提高，或将压力损失的增加，换热器的换热效果不理想。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是明确提供一种具有良好换热效果的微通道换热器。

为实现上述目的，本实用新型提供了包括流体通道，所述流体通道的一端成型有工作流体入口和制冷工质出口；另一端成型有工作流体流出口和制冷工质入口，所述流体通道内设有换热段，所述换热段由制冷工质层与工作流体层交替叠置，所述制冷工质层与所述工作流体层通过隔板层隔离，所述制冷工质层、隔板层、工作流体层之间均质结合；所述制冷工质层和工作流体层上分别设有多个平行的微通道；所述制冷工质层的微通道的水力学直径与所述工作流体层的微通道的水力学直径之比为1：0.25-15。

所述制冷工质层的微通道的水力学直径与所述工作流体层的微通道的水力学直径之比为1：2。

所述微通道的截面为方形、圆形或椭圆形中的一种，也可以为其他任何能够成型加工的形状。

所述微通道的截面为方形，所述工作流体层的微通道的侧面同相邻的所述制冷工质层的微通道的侧面相平齐。

所述制冷工质层的微通道的水力学直径为0.0675-0.5mm；

所述工作流体层的微通道的水力学直径为0.125-1mm。

所述制冷工质层的微通道的水力学直径为0.25mm；

所述工作流体层的微通道的水力学直径为0.5mm。

所述制冷工质层、隔板层和工作流体层所采用的材质相同，也可以不同，并通过固体原子扩散方法将所述制冷工质层、隔板层和工作流体层结合为整体。

所述制冷工质层、隔板层和工作流体层所采用的材质为不锈钢、铜和铝中的一种。

制备本实用新型换热器的微通道换热部的方法，包括以下步骤：