Mikrokanálový výměník tepla

Microchannel, také známý jako mikrokanálový tepelný výměník, je tepelný výměník s ekvivalentním průměrem 10-1000μm. Plochá trubka tepelného výměníku má desítky malých průtokových kanálů a dva konce ploché trubky jsou spojeny s kruhovým kolektorem. V kolektorové trubici je uspořádán separátor pro rozdělení průtokové cesty výměníku tepla do několika proudů.

Typ Režim zpracování materiálu Typ
Mikrokanálové výměníky tepla lze podle rozměrů rozdělit na mikrokanálové výměníky tepla a velkokanálové výměníky tepla.

Mikrokanálový výměník tepla je druh kompaktního, lehkého a účinného výměníku tepla navržený tak, aby vyhovoval potřebám rozvoje elektronického průmyslu. Jeho strukturní formy zahrnují deskový mikrovýměník tepla s příčným prouděním a porézní mikrovýměník tepla ze slinuté sítě.
Velkokapacitní mikrokanálový výměník tepla se používá hlavně v tradičním průmyslovém chlazení, využití odpadního tepla, automobilové klimatizaci, klimatizaci domácnosti, ohřívači vody s tepelným čerpadlem a tak dále. Struktura tvoří radiátor s paralelním prouděním a trojrozměrný radiátor s příčným prouděním. Vzhledem k velkému vnějšímu rozměru (až 1,2 m x 4 m x 25,4 mm) je hydraulický průměr mikrokanálu menší než 0,6~1 mm, takže se nazývá velkorozměrový mikrokanálový výměník tepla .

Materiály
Materiály dostupné pro mikrokanálové výměníky tepla jsou: polymethylmethakrylát, nikl, měď, nerezová ocel, keramika, křemík, Si3N4 a hliník. Výkon přenosu tepla na jednotku objemu mikrokanálového tepelného výměníku využívajícího niklový materiál je více než 5krát vyšší než výkon odpovídajícího polymerního materiálu a výkon přenosu tepla na jednotku hmotnosti je také zvýšen o 50 %.
Pomocí měděného materiálu lze kovovou desku zpracovat na malý a hladký kanál pro tekutinu, velikost žebra a tloušťku desky lze přesně řídit, dosahující desítek mikronů, a struktura s příčným tokem desky může být vytvořena pájením a teplem součinitel přenosu může dosáhnout 45 MW/(m3·K), což je 20krát více než u tradičních kompaktních výměníků tepla.
Použití křemíku, Si3N4 a dalších materiálů lze vyrobit strukturou složitější vícevrstvou strukturou, procesem anizotropního leptání lze dokončit zpracování nových výměníků tepla, lze pomocí sendvičové a stohovací technologie vyrábět různé struktury a velikosti , jako je kanál pro pyramidovou strukturu výměníku tepla.

Režim zpracování
Díky zdokonalení technologie mikroobrábění lze zpracovávat účinné mikrovýměníky tepla s hloubkami průtokového kanálu v rozmezí od několika mikronů do několika stovek mikronů. Mezi takové technologie mikroobrábění patří: litografie, technologie chemického leptání, litografická technologie vstřikovacího lití (LIGA), technologie diamantového řezání, řezání drátem a technologie zpracování iontovým paprskem. Porézní mikro výměník tepla ze slinuté sítě je vyroben práškovou metalurgií. Mikrokanálové zpracování ve velkém měřítku se výrazně liší od mikrokanálového zpracování v mikroměřítku a první z nich vyžaduje efektivnější technologii zpracování a výroby.

Vyhlídka a výhoda aplikace
Mikroelektronika a další oblasti použití
Obor mikroelektroniky sleduje rychlý vývoj Moorova zákona, s neustálým zlepšováním integrace tranzistorů, hustota tepla vysokorychlostních elektronických zařízení dosáhla 5~10MW/m2, odvod tepla se stal hlavním „úzkým hrdlem“ jeho vývoje, a nahrazení tradičních zařízení pro výměnu tepla mikrokanálovými výměníky tepla se stalo nevyhnutelným trendem. Proto budou mít mikrokanálové výměníky tepla široké uplatnění v mnoha oblastech, jako je letectví, moderní lékařské ošetření, chemické a biologické inženýrství, které jsou vysoce závislé na vestavěných technologiích a vysoce výkonných počítačích.

Aplikace klimatizace a ohřevu vody
S postupnou vyspělostí technologie mikrokanálového přenosu tepla začal automobilový průmysl klimatizací a průmysl domácích klimatizací (jako je Midea) vyrábět související produkty. Naštěstí současný průmysl teplovzdušných energetických ohřívačů vody také začal vstupovat do oblasti mikrokanálů. V roce 2012 vyvinula společnost Guangdong Tongyi Electric Appliance Co., LTD., známá jako „tvůrce energie vzduchu“, jednotku tepelného čerpadla s mikrocyklem. Oznámena úspěšná aplikace technologie „mikrokanálů“ v odvětví vzduchové energetiky, čímž se průmysl ohřívačů vody na bázi vzduchu a vody dostal do éry „mikrokanálů“.

Výhoda aplikace
① Úspora energie. Úspora energie je důležitým ukazatelem dnešních klimatizací. Konvenční výměníky tepla se obtížně vyrábějí vysoce kvalitní produkty, jako jsou standardy energetické účinnosti třídy I, a mikrokanálové výměníky tepla budou nejlepší volbou k vyřešení problému.
② Vynikající výkon přenosu tepla. V klimatizaci domácností, když je velikost průtokového kanálu menší než 3 mm, bude zákon o dvoufázovém proudění plyn-kapalina a přestupu tepla s fázovou změnou odlišný od konvenční větší velikosti, čím menší je kanál, tím je tento efekt velikosti zjevnější. Když je vnitřní průměr trubky tak malý, jak je 0,5~1mm, koeficient přenosu tepla konvekcí se může zvýšit o 50%~100%. Při použití této zdokonalené technologie přenosu tepla na klimatizační výměník tepla se očekává, že přenos tepla klimatizačního výměníku tepla může být účinně zvýšen a jeho energeticky úsporná voda může být zlepšena vhodnou změnou struktury, procesu a zlepšenými opatřeními pro přenos tepla na vzduchová strana
Ano.
③ Potenciál propagace. Technologie mikrokanálových výměníků tepla má také potenciál podporovat vzduchové ohřívače vody v oblasti výroby klimatizací, což může výrazně zlepšit konkurenceschopnost produktů a udržitelný rozvoj podniků.

Ve srovnání s konvenčními výměníky tepla mají mikrokanálové výměníky tepla nejen malé rozměry, velký koeficient přenosu tepla, vysokou účinnost přenosu tepla a mohou splňovat vyšší standardy energetické účinnosti, ale mají také vynikající tlakový výkon, mohou být CO2 jako chlazení pracovních médií, v souladu s požadavky na ochranu životního prostředí, přitáhlo velkou pozornost akademické a průmyslové sféry doma i v zahraničí. Klíčová technologie mikrokanálových výměníků tepla - způsob výroby mikrokanálové trubice s paralelním prouděním postupně dozrála v Číně, což umožňuje široké použití mikrokanálových výměníků tepla.