Mikrokanałowy wymiennik ciepła

Mikrokanał, znany również jako mikrokanałowy wymiennik ciepła, to wymiennik ciepła o równoważnej średnicy 10-1000μm. Płaska rura wymiennika ciepła ma dziesiątki małych kanałów przepływowych, a dwa końce płaskiej rury są połączone z okrągłym kolektorem. W rurze kolektora umieszczony jest separator, który rozdziela ścieżkę przepływu wymiennika ciepła na kilka strumieni.

Typ Tryb przetwarzania materiału Typ
Mikrokanałowe wymienniki ciepła można podzielić na mikrokanałowe wymienniki ciepła i wielkogabarytowe mikrokanałowe wymienniki ciepła ze względu na ich wymiary.

Mikrokanałowy wymiennik ciepła to rodzaj kompaktowego, lekkiego i wydajnego wymiennika ciepła zaprojektowanego z myślą o potrzebach rozwoju przemysłu elektronicznego. Jego formy strukturalne obejmują płytowy mikrowymiennik ciepła z przepływem krzyżowym i porowaty mikrowymiennik ciepła ze spiekanej siatki.
Wielkoskalowy mikrokanałowy wymiennik ciepła jest stosowany głównie w tradycyjnym chłodnictwie przemysłowym, wykorzystaniu ciepła odpadowego, klimatyzacji samochodowej, klimatyzacji domowej, podgrzewaczach wody z pompą ciepła i tak dalej. Formy struktury to grzejnik rurowy z przepływem równoległym i trójwymiarowy grzejnik z przepływem krzyżowym. Ze względu na duże wymiary zewnętrzne (do 1,2 m x 4 m x 25,4 mm) średnica hydrauliczna mikrokanału wynosi poniżej 0,6 ~ 1 mm, dlatego nazywa się to wielkoskalowym mikrokanałowym wymiennikiem ciepła .

Materiały
Materiały dostępne na mikrokanałowe wymienniki ciepła to: polimetakrylan metylu, nikiel, miedź, stal nierdzewna, ceramika, krzem, Si3N4 i aluminium. Wydajność wymiany ciepła na jednostkę objętości mikrokanałowego wymiennika ciepła wykorzystującego materiał niklowy jest ponad 5 razy wyższa niż w przypadku odpowiedniego materiału polimerowego, a wydajność wymiany ciepła na jednostkę masy jest również zwiększona o 50%.
Używając materiału miedzianego, metalową płytkę można przetworzyć w mały i gładki kanał płynowy, można dokładnie kontrolować rozmiar żebra i grubość płyty, osiągając dziesiątki mikronów, a strukturę krzyżowego przepływu płyty można uformować przez lutowanie, a ciepło współczynnik przenikania może osiągnąć 45MW/(m3·K), czyli 20 razy więcej niż w przypadku tradycyjnych kompaktowych wymienników ciepła.
Dzięki zastosowaniu krzemu, Si3N4 i innych materiałów można wytworzyć bardziej złożoną strukturę wielowarstwową, poprzez proces trawienia anizotropowego można zakończyć przetwarzanie nowych wymienników ciepła, stosując technologię warstwową i układania w stosy można wytwarzać różne struktury i rozmiary , takie jak kanał piramidy wymiennika ciepła.

Tryb przetwarzania
Dzięki udoskonaleniu technologii mikroobróbki można przetwarzać wydajne mikrowymienniki ciepła o głębokości kanałów przepływowych od kilku mikronów do kilkuset mikronów. Do technologii mikroobróbki zalicza się: litografię, technologię trawienia chemicznego, litografię, technologię elektroodlewu, technologię wtrysku (LIGA), technologię cięcia diamentem, cięcie drutem i technologię obróbki wiązką jonów. Porowaty mikrowymiennik ciepła ze spiekanej siatki jest wytwarzany w procesie metalurgii proszków. Przetwarzanie mikrokanałowe na dużą skalę znacznie różni się od przetwarzania mikrokanałowego w skali mikro, a to pierwsze wymaga wydajniejszej technologii przetwarzania i wytwarzania.

Perspektywy zastosowania i zalety
Mikroelektronika i inne obszary zastosowań
Dziedzina mikroelektroniki podąża za szybkim rozwojem prawa Moore'a, wraz z ciągłym doskonaleniem integracji tranzystorów, gęstość cieplna szybkich urządzeń elektronicznych osiągnęła 5 ~ 10 MW/m2, rozpraszanie ciepła stało się głównym „wąskim gardłem” jego rozwoju, a zastępowanie tradycyjnych urządzeń wymiany ciepła przez wymienniki mikrokanałowe stało się nieuniknionym trendem. Dlatego też mikrokanałowe wymienniki ciepła będą miały szerokie perspektywy zastosowania w wielu dziedzinach, takich jak lotnictwo, nowoczesna medycyna, inżynieria chemiczna i biologiczna, które w dużym stopniu zależą od technologii wbudowanych i obliczeń o wysokiej wydajności.

Zastosowania w klimatyzacji i podgrzewaczach wody
Wraz ze stopniowym dojrzewaniem technologii mikrokanałowego przenoszenia ciepła, przemysł klimatyzacji samochodowej i przemysł klimatyzacji domowej (taki jak Midea) zaczęły wytwarzać powiązane produkty. Na szczęście obecny przemysł podgrzewaczy wody na gorące powietrze również zaczął wkraczać w dziedzinę mikrokanalików. W 2012 roku firma Guangdong Tongyi Electric Appliance Co., LTD., znana jako „twórca energii powietrznej”, opracowała mikrocyklową pompę ciepła. Ogłoszono pomyślne zastosowanie technologii „mikrokanałowej” w przemyśle energii powietrznej, wprowadzając branżę podgrzewaczy wody na energię powietrzną w erę „mikrokanałową”.

Zaleta aplikacji
① Oszczędność energii. Oszczędność energii jest ważnym wskaźnikiem dzisiejszego klimatyzatora. Konwencjonalne wymienniki ciepła są trudne do wytworzenia produktów wysokiej jakości, takich jak standardy efektywności energetycznej klasy I, a mikrokanałowe wymienniki ciepła będą najlepszym wyborem do rozwiązania problemu.
② Doskonała wydajność wymiany ciepła. W klimatyzacji domowej, gdy rozmiar kanału przepływowego jest mniejszy niż 3 mm, prawo dwufazowego przepływu gazu i cieczy oraz wymiany ciepła ze zmianą fazy będzie się różnić od konwencjonalnego większego rozmiaru, im mniejszy kanał, tym bardziej oczywisty będzie efekt wielkości. Gdy wewnętrzna średnica rury jest tak mała jak 0,5 ~ 1 mm, współczynnik przenikania ciepła konwekcyjnego można zwiększyć o 50% ~ 100%. Oczekuje się, że stosując tę ​​ulepszoną technologię wymiany ciepła do wymiennika ciepła klimatyzacji, można skutecznie poprawić przenoszenie ciepła przez wymiennik ciepła klimatyzacji, a oszczędność energii w wodzie można poprawić poprzez odpowiednią zmianę struktury, procesu i ulepszonych środków wymiany ciepła na strona powietrzna
Tak.
③ Potencjał promocyjny. Technologia mikrokanałowych wymienników ciepła ma również potencjał do promowania podgrzewaczy wody wykorzystujących energię powietrza w dziedzinie produkcji klimatyzacji, co może znacznie poprawić konkurencyjność produktów i zrównoważony rozwój przedsiębiorstw.

W porównaniu z konwencjonalnymi wymiennikami ciepła, mikrokanałowe wymienniki ciepła są nie tylko małe, mają duży współczynnik przenikania ciepła, wysoką wydajność wymiany ciepła i mogą spełniać wyższe standardy efektywności energetycznej, ale także mają doskonałe parametry ciśnieniowe, mogą być CO2 jako Chłodzenie czynnika roboczego, zgodnie z wymogami ochrony środowiska, przyciągnęło szerokie zainteresowanie środowisk akademickich i przemysłowych w kraju i za granicą. Kluczowa technologia mikrokanałowych wymienników ciepła - metoda produkcji mikrokanałowych rur o przepływie równoległym stopniowo dojrzewa w Chinach, co umożliwia wykorzystanie mikrokanałowych wymienników ciepła na dużą skalę.