專利名稱：緊湊型微通道換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作流體與制冷工質(zhì)間熱能交換的緊湊型微通 道換熱器，特別涉及熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地?zé)釤岜弥惺褂玫睦淠?器，氣體冷卻器或者蒸發(fā)器，屬于傳熱 換熱技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地?zé)釤岜弥卸茧x不開換熱器，對換 熱器的性能，大小，質(zhì)量以及成本都提出了很高的要求。對現(xiàn)有的上述產(chǎn) 品，在性能和質(zhì)量得以保證的條件下，如何使換熱器做得更小，更輕，更 低成本，成為技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)。在換熱能力一定的條件下，要使換熱器緊 湊化，意味著工作流體的強(qiáng)制對流傳熱系數(shù)要大大提高；換熱器構(gòu)成的材 料既要強(qiáng)度高，還要導(dǎo)熱性能好，適合加工工藝。
目前研究開發(fā)出用于熱泵的微通道換熱器，幾乎都是用現(xiàn)成的扁平鋁 管加上制冷工制的進(jìn)出口以及加上和制冷工制換熱流體的進(jìn)出口來實(shí)現(xiàn) 的。如專利申請?zhí)?00510012007. 6， 200810115272. 0以及200510079932. 0 中闡述的用于熱泵的微通道換熱器，都是在扁平鋁管的基礎(chǔ)上提出的想法 或者實(shí)物。專利申請?zhí)?00510012007.6中提出的孩t通道換熱器的結(jié)構(gòu)為， 多筒集流管和焊接在兩個集流管間的換熱扁管束，換熱扁管束采用微通道 結(jié)構(gòu)，集流管采用至少兩個流道的多筒結(jié)構(gòu)，其特征在于多筒結(jié)構(gòu)的集流 管與換熱扁管束焊接面采用擠壓成形的整體平面結(jié)構(gòu)。以上的結(jié)構(gòu)在制冷 工制通過的微通道和工作流體通過的翅片之間是釬焊結(jié)合，由此產(chǎn)生的傳 熱熱阻不可忽略。同時換熱扁管受到加工工藝的限制，對設(shè)計(jì)上傳熱性能 好的水力學(xué)直徑的組合，會實(shí)現(xiàn)起來困難或者使成本大為提高。專利申請 號200810115272. 0中發(fā)明的微通道換熱器以及專利申請?zhí)?00510079932. 0 中發(fā)明的使用微通道管的蒸發(fā)器，和專利申請?zhí)?00510012007.6中陳述的微通道換熱器的區(qū)別在于換熱扁管束是平行于地面還是垂直于地面這一整 體結(jié)構(gòu)，換熱扁管束垂直于地面時，有利于冷凝水的疏導(dǎo)，減小在濕工況 下翅片表面的換熱熱阻，有利于增強(qiáng)傳熱，提高冷凍循環(huán)過程的換熱性 能。可是微通道帶狀管和翅片之間的焊接熱阻問題，微通道帶狀管中的微 通道的任意水力學(xué)直徑制造成本問題，依然存在。
上述專利申請?zhí)枮榇淼奈⑼ǖ罁Q熱器中的制冷工制為自然冷媒或者
HFC冷媒，工作流體為空氣。對于自然冷媒中C02的微通道直徑，專利申請 號200510012007.6中給出的范圍是0.7至1. 2mm ，專利申請?zhí)?200810115272.0中給出的范圍是0.3至3mm。由于目前還沒有查到用于工 作流體為液體，比如水的微通道換熱器，因此對于工作流體為水和制冷工 制換熱的微通道換熱器的液體側(cè)的微通道直徑需要研究來決定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)用于液體和制冷工 制換熱的微通道換熱器，作為熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地?zé)釤岜弥惺褂玫?冷凝器，氣體冷卻器或者蒸發(fā)器用，極大地提高單位體積換熱器的換熱能 力，節(jié)省換熱器使用材料，從而減小熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地?zé)釤岜玫?體積和重量。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的緊湊型微通道換熱器，包括殼體，在所述殼體上 分別設(shè)置了高溫流體進(jìn)出口和低溫流體的進(jìn)出口，其特征在于所述殼體 上設(shè)置有若干復(fù)數(shù)通道上下層疊而成的微通道，所述微通道上單數(shù)層復(fù)數(shù) 通道與所述高溫流體進(jìn)出口相通，其雙數(shù)層復(fù)數(shù)通道與所述高溫流體進(jìn)出 口相通。
在高溫流體通道之間、低溫流體通道之間以及高溫流體通道與低溫流 體通道之間都有隔層。本發(fā)明提出并實(shí)現(xiàn)的微通道換熱器由加工了復(fù)數(shù)通道后的金屬片疊 層，然后通過原子擴(kuò)散結(jié)合成為一個整體微通道結(jié)構(gòu)。微通道的層數(shù)，每 層微通道的列數(shù)以及微通道的水力學(xué)直徑都可以根據(jù)傳熱，換熱以及流動 性能設(shè)計(jì)的結(jié)果，耐壓強(qiáng)度，剛度的設(shè)計(jì)結(jié)果來決定。具體的結(jié)構(gòu)陳述如
下加工了復(fù)數(shù)通道后的制冷工質(zhì)側(cè)金屬片的上下，疊加沒有任何通道的 金屬片，在沒有任何通道的金屬片上再疊加加工了復(fù)數(shù)通道后的工作流體 側(cè)金屬片，這樣依次疊加以后，就可以設(shè)計(jì)得到滿足換熱量的大小和工作 流體壓力損失限制條件的微通道換熱器。不管是制冷工質(zhì)側(cè)的微通道尺寸 還是工作流體側(cè)的微通道尺寸以及沒有任何通道的金屬片的厚度，都可以 實(shí)現(xiàn)傳熱，換熱以及流動性能設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)，耐壓強(qiáng)度，剛度的設(shè)計(jì)要 求。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1. 體積小，在同樣換熱能力的條件下，和正在使用中的套管式換熱器 相比，體積可以減小一百倍以上。
2. 重量輕，在同樣換熱能力的條件下，和正在使用中的套管式換熱器 相比，重量可以減小到八分之一以下。
3. 單位體積中的傳熱面積大于七百，達(dá)到了緊湊型換熱器定義的指標(biāo)。
4. 實(shí)現(xiàn)了沒有熱阻，工作流體和制冷工質(zhì)兩側(cè)都是微米級通道的液體 和制冷工質(zhì)換熱的微通道換熱器。


圖1為本發(fā)明的緊湊型微通道換熱器的流動示意圖
圖2為本發(fā)明的緊湊型微通道換熱器的溫度變化示意圖 圖3為發(fā)明的緊湊型微通道換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為圖3中所示微通道的剖示放大中，Th,i為高溫流體的入口溫度 Th,。為高溫流體的出口溫度 L,i為低溫流體的入口溫度 T。,。為低溫流體的出口溫度 mh和m。分別表示高溫流體和低溫流體的流量 箭頭分別表示高溫流體和低溫流體的流動方向
1.殼體2.高溫流體進(jìn)口 3.高溫流體出口 4.低溫流體的進(jìn)口
5.低溫流體的出口6.微通道 7.高溫流體通道 8.低溫流體通道9.隔層
具體實(shí)施例方式從圖3和圖4中可以看出，本發(fā)明所述的緊湊型微通道換 熱器，包括殼體1,在所述殼體1上分別設(shè)置了高溫流體進(jìn)出口 2和3及低 溫流體的進(jìn)出口4和5，其特征在于所述殼體1上設(shè)置有若干復(fù)數(shù)通道上 下層疊而成的微通道6,所述微通道6上單數(shù)層高溫流體通道7與所述高溫 流體進(jìn)出口 2和3相通，其雙數(shù)層^氐溫流體通道8與所述低溫流體進(jìn)出口 4 和5相通，在所述高溫流體通道7之間、低溫流體通道8之間以及以及高 溫流體通道7與低溫流體通道8之間都有隔層。
高溫流體(比如制冷工質(zhì))流入入口 2以后，進(jìn)入換熱器的微通道部 分6。高溫流體在孩t通道部分和流動方向相反來自另 一端入口的低溫流體熱 交換以后，經(jīng)過出口 3流出。而低溫流體從高溫流體得到熱以后從另一端 的出口 5流出。高溫流體和低溫流體在換熱器的微通道部分一邊流動，一 邊進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)圖2所示的高溫流體的溫度下降和低溫流體的溫度上 升。
上述的緊湊型微通道換熱器所有的材質(zhì)可以為銅，鋁或者不銹鋼。 微通道的水力學(xué)直徑的設(shè)計(jì)范圍為微米級。 微通道層之間的隔層的厚度的設(shè)計(jì)范圍為也是微米級。
權(quán)利要求
1. 緊湊型微通道換熱器，包括殼體(1)，在所述殼體(1)上分別設(shè)置了高溫流體進(jìn)出口(2)和(3)及低溫流體的進(jìn)出口(4)和(5)，其特征在于所述殼體(1)上設(shè)置有若干復(fù)數(shù)通道上下層疊而成的微通道(6)，所述微通道(6)上單數(shù)層高溫流體通道(7)與所述高溫流體進(jìn)出口(2)和(3)相通，其雙數(shù)層低溫流體通道(8)與所述低溫流體進(jìn)出口(4)和(5)相通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型微通道換熱器，其特征在于在所述 高溫流體通道(7)之間、低溫流體通道(8)之間以及高溫流體通道(7)與低溫流 體通道(8)之間都有隔層(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的緊湊型微通道換熱器，其特征在于在 所述高溫流體通道(7)和低溫流體通道(8)為微米級。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的緊湊型微通道換熱器，其特征在于所述的 隔層(9)為微米級。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型微通道換熱器，其特征在于所述微 通道(6)的材質(zhì)為銅，鋁或者不銹鋼。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型微通道換熱器，其特征在于所述高 溫流體通道(7)、低溫流體通道(8)以及兩者之間的隔層(9)用原子擴(kuò)散的方法 結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種緊湊型微通道換熱器，包括包括殼體，殼體上分別設(shè)置了高溫流體及低溫流體的進(jìn)出口和微通道。微通道由高溫流體通道，低溫流體通道以及高溫流體通道和低溫流體通道之間的隔層用原子擴(kuò)散的方法結(jié)合成一個整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與目前所有的微通道換熱器相比，沒有由于焊接所產(chǎn)生的熱阻，微通道的水力學(xué)直徑可以任意設(shè)計(jì)，單位體積中的傳熱面積大于七百。它可以作為熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地?zé)釤岜弥惺褂玫睦淠鳎瑲怏w冷卻器或者蒸發(fā)器使用，能極大地提高單位體積換熱器的換熱能力，節(jié)省換熱器使用材料，從而減小熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地?zé)釤岜玫捏w積和重量。
文檔編號F28F3/00GK101509736SQ200910025810
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者丁國良, 王凱建, 環(huán)宇平, 諸小薇 申請人:江蘇三江電器集團(tuán)有限公司