專利名稱：異徑多通道緊湊式換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種不僅可以進一步減小換熱器的尺寸，減輕設備的重量， 而且可以實現(xiàn)均勻換熱，提高換熱效率的變管徑的異徑多通道緊湊式換熱器。
背景技術：
目前，各種類型高效換熱技術已廣泛應用于能源動力、石油化工、航空航 天、機械電子、材料加工、制冷空調等行業(yè)。我國人均資源占有率相對較少，能源利用率比國際水平低10%左右，并且空 調制冷系統(tǒng)能耗已達建筑物能耗的65%左右，據(jù)有關部門統(tǒng)計，到2020年我國空 調系統(tǒng)高峰負荷節(jié)電空間大約為9000萬KW，相當于3個三峽電站的滿負荷容量， 相應可減少電力建設投資4000億元以上。因此，降低空調制冷系統(tǒng)的能耗對于 減少建筑系統(tǒng)的能耗、緩解當前電力供應緊張狀況、優(yōu)化能源結構、提高能源 利用效率等方面都有著非常重要的意義，改進和提高換熱器的傳熱效率和性能 又是降低空調系統(tǒng)能耗的重要途徑，同時，國務院于2005年又發(fā)出了建設節(jié)約 型社會的號召，這些均為節(jié)能、節(jié)材型緊湊式換熱器的深入研究、推廣使用提 供了良機。多通道換熱器傳熱問題的研究源于上世紀80年代高密度電子器件的冷卻和 90年代出現(xiàn)的微電子機械系統(tǒng)中的流動和傳熱問題。美國國家科學基金會自 1998年起重點資助麻省理工學院，加州大學等8所大學和貝爾實驗室從事微型電 子機械系統(tǒng)的研究計劃，日本通產省自1991年度開始實施為期10年，總投資為 250億日元的"微型機械技術"的大型研究開發(fā)計劃，歐洲則于1990年就開始多 通道換熱器的研究。目前，微換熱領域的研究已經(jīng)取得了許多成就，如美國 于2003年10月6日，由斯坦福大學機械工程學院的肯 杜德桑等3位教授創(chuàng)辦的Cooliy公司宣布研制成商品化的主動式微通道冷卻器，散熱潛力高達l 000 W/cm2(當前最高端的處理器的熱輸出量約為25W/cnO ;通道當量直徑在O. 5 3 mm的鋁帶管已經(jīng)在汽車空調系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但是，由于已有多通道 換熱器各個換熱通道的管徑相同，在換熱器進行工作時，沿被冷卻或被加熱介 質流動方向，極易出現(xiàn)換熱器前半段溫差大、后半段溫差小而直接導致?lián)Q熱效 率降低等問題。另一方面，現(xiàn)有研究表明，微小通道的換熱系數(shù)與通道管徑成 反比關系，基于此，發(fā)明一種變管徑的多通道緊湊式換熱器，通過合理的優(yōu)化 設計不僅可以進一步減小換熱器的尺寸，減輕設備的重量，而且可以實現(xiàn)均勻 換熱，提高換熱效率，具有十分顯著的工程應用價值。發(fā)明內容本實用新型的目的在于針對常見的定管徑多通道換熱器換熱過程傳熱不均 勻的問題而提供--種異徑多通道緊湊式換熱器。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的包括換熱板，在換熱板中依次加工出管 徑不等的平行通道，該平行通道通過封頭與換熱系統(tǒng)進行連接構成換熱器，被 冷卻或被加熱流體在換熱器中流動方向與該平行通道中流體的流動方向垂直。換熱通道采用黃銅、鋁合金、不銹鋼或碳鋼導熱性能好、耐腐蝕的金屬材 料。該平行通道的孔形狀為圓形或方形或矩形或三角形或梯形或橢圓形。本實用新型具有如下積極效果本實用新型屬于緊湊式換熱器，其橫截面 為由多個平行的內徑不同的圓形或尺寸不同的矩形、方形、三角形、梯形、橢 圓形等，即沿通道內流體流動方向當量直徑不變，系列平行的子通道的當量直 徑不盡相同。在相同的壓差條件下，異管徑多通道換熱器使得各個子通道內的 流體流量不同從而造成沿寬度方向的換熱量與管外流體的溫度可以較好匹配， 提高傳熱效率。異徑多通道緊湊式換熱器內進行冷熱交換即可以是單相流動換熱，也可以是帶相變過程的換熱，如冷凝或蒸發(fā)換熱過程等等。其外表面可以是 平整光滑的或根據(jù)需要開槽或加裝必要的翅片。管內流體與管外流體的流動方 向可以是交錯流動，也可以是順流或逆流。


圖1為本實用新型異徑多通道緊湊式換熱器換熱通道示意圖。圖2為本實用新型異徑多通道緊湊式換熱器橫截面示意圖。 圖3為本實用新型異徑多通道緊湊式換熱器流體流向示意圖。
具體實施方式
如圖l、 2、 3所示，本實/I]新型包括換熱板l，在換熱板l中依次加工出管 徑不等的平行通道2，該平行通道通過封頭與換熱系統(tǒng)進行連接構成換熱器，被 冷卻或被加熱的流體在換熱器中的流動方向與該平行通道中流體的流動方向垂 直。即管外流體進口 3和管外流體出口 4的管外流體流向7與管內流體進口 5 和管內流體出口6的管內流體流向8垂直。換熱通道采用黃銅、鋁合金、不銹 鋼或碳鋼導熱性能好、耐腐蝕的金屬材料。該平行通道的孔形狀為圓形或方形 或矩形或三角形或梯形或橢圓形。在進行這類換熱器生產加工時，換熱通道可采用黃銅、鋁合金、不銹鋼或 碳鋼等導熱性能好、耐腐蝕的金屬材料，采用1C技術、準分子激光加工、擴散 悍等先進的機械加工技術依次在換熱板中加工出圓形、矩形、三角形等系列當 量管徑不等的平行通道，各個換熱子通道的當量直徑依據(jù)設計條件不盡相同或 各不相同，加工完畢后，通過封頭與進行連接，即可將此換熱器并入有關的換 熱系統(tǒng)進行工作。需要注意的是，該換熱器進行工作時，被冷卻或被加熱的流 體在換熱器中的流動方向與通道中流體的流動方向垂直，即該類換熱器主要是 針對冷熱流體在換熱器中的流動為交錯流的情況，對于逆流和順流情況也可以。
權利要求1、一種異徑多通道緊湊式換熱器，包括換熱板(1)，其特征在于在換熱板(1)中依次加工出管徑不等的平行通道(2)，該平行通道通過封頭與換熱系統(tǒng)進行連接構成換熱器，被冷卻或被加熱的流體在換熱器中的流動方向與該平行通道中流體的流動方向垂直。
2、 根據(jù)權利要求1所述的異徑多通道緊湊式換熱器，其特征在于換熱通 道采用黃銅、鋁合金、不銹鋼或碳鋼導熱性能好、耐腐蝕的金屬材料。
3、 根據(jù)權利要求1所述的異徑多通道緊湊式換熱器，其特征在于該平行 通道的孔形狀為圓形或方形或矩形或三角形或梯形或橢圓形。
專利摘要本實用新型涉及一種不僅可以減小換熱器的尺寸，減輕設備的重量，而且可以實現(xiàn)均勻換熱，提高換熱效率的變管徑的異徑多通道緊湊式換熱器，包括換熱板，在換熱板中依次加工出管徑不等的平行通道，該平行通道通過封頭與換熱系統(tǒng)進行連接構成換熱器，被冷卻或被加熱的流體在換熱器中的流動方向與該平行通道中流體的流動方向垂直，適用于能源動力、石油化工、航空航天、機械電子、材料加工、制冷空調等行業(yè)，解決了現(xiàn)有定管徑多通道換熱器工作時，沿被冷卻或被加熱介質流動方向出現(xiàn)的換熱器前半段溫差大、后半段溫差小而導致的換熱器效率下降等問題。
文檔編號F28D9/02GK201173727SQ200720307078
公開日2008年12月31日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權日2007年12月14日
發(fā)明者范曉偉, 鄭慧凡 申請人:中原工學院