[发明专利]一种换热器的微通道结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器的微通道结构，具体涉及一种流线型的微通道结构。

背景技术

目前的换热器领域里，微通道换热器由于体积小、重量轻，紧凑度高，是当今换热器研究开发应用的新方向。

现有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，其仅限于制冷工质和空气之间的热交换用的岔流型换热器。例如，中国专利文件CN102095285A公开的一种微通道换热器即为上述岔流型换热器。由于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，很难选到适合于热设计优化以后的铝管型材。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（要求壁厚很薄），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发展方向。随着微加工技术的提高，通过平板印刷术、化学或光电蚀刻、钻石切削以及线切割等方式加工的金属微通道结构成为本领域新的技术发展方向。例如，中国专利文献CN101509736A以及CN201973962U中公开的微通道换热器即属于这种换热器。目前的微通道换热器，不论是铝扁平管或紧凑型水与制冷工质微通道换热器，内部通道的形式基本为方形或圆形横截面的直通道。虽然这种换热器的微细通道可强化换热，但是同时带来了流体压力损失的增大，而且这种微通道结构也未考虑扰动对强化换热的影响。

为解决上述问题，日本专利文件 JP2006170549A公开了一种微通道结构，所述微通道结构成型于多层叠置的换热板之间；所述换热板上成型有多个规则排列的流线型翅片；翅片之间形成微通道。与直通道相比，这样的微通道能使强制对流传热系数增加，流体的压力损失减小，但是这样的结构由于缺少催生冷凝或蒸发相变的微细结构，传热性能还有待于提高，流体流动的阻力有待进一步减小。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于改善和提高现有的微通道结构的传热性能和流动性能，进而提供一种强制对流传热系数高并且流动阻力小的换热器微通道结构。

为解决上述技术问题，本发明公开一种换热器的微通道结构，所述微通道形成于多层叠置的换热板之间，所述换热板上成型有多个翅片单元，所述翅片单元沿垂直于流体流动的方向上均匀排列成翅片单元组，若干所述翅片单元组沿流体流动方向间隔一段距离交错排列；上游侧的所述翅片单元的后端设置于下游侧的相邻两个所述翅片单元的中间位置；所述翅片单元由至少两段翅片构成，相邻所述翅片之前间隔一段距离；相邻所述翅片单元之间以及相邻所述翅片之间的流体通道形成所述微通道。

上述换热器的微通道结构中，所述翅片单元的外轮廓为直线形或者曲线形。

上述换热器的微通道结构中，相邻的所述翅片单元组相对流体流动方向的倾斜方向相反；所述翅片单元与流体流动方向之间的夹角45?≤α≤55 ?。

上述换热器的微通道结构中，在流体流动方向上相邻的两个所述翅片单元形成一个翅片单元对，相邻的两个所述翅片单元在流体流动方向上的间距a≤2mm，在垂直于流体流动方向上的间距b≤1mm；相邻的所述翅片单元对之间在流体流动方向上的间距≥2a，相邻的所述翅片单元对在垂直于流体流动方向上的间距≥2b。

上述换热器的微通道结构中，所述翅片单元沿流体流动方向上的长度L≤2.5mm，沿垂直于流体流动方向的宽度h≤1.5mm，所述翅片的厚度δ≤0.5mm。

    上述换热器的微通道结构中，组成所述翅片单元的所述翅片包括：形成所述翅片单元的外轮廓的主流边以及与所述主流边邻接的分流边，相邻所述翅片的所述分流边相互平行且其间距0.05mm≤t≤0.35mm；所述分流边与流体流动方向的夹角0?≤β≤15?

上述换热器的微通道结构中，所述翅片单元的外轮廓呈中间段为直线的“s”型曲线，其由圆冠形的前端翅片、后端翅片以及设置于所述前端翅片和所述后端翅片之间的平行四边形的中间翅片构成。 

上述换热器的微通道结构中，所述翅片单元的外轮廓为直线形；其由三个平行四边形的翅片构成，所述翅片在平行四边形的钝角边为圆弧过渡。

上述换热器的微通道结构中，所述微通道沿流体流动方向依次为导流段、换热段和汇流段；所述导流段和所述汇流段的相邻所述翅片单元沿流体流动方向上的间距大于所述换热段的相邻所述翅片单元沿流体流动方向上的间距。 

上述换热器的微通道结构中，所述换热板上的所述翅片优选通过光蚀刻的方法成型。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：