[发明专利]一种集成式微通道换热器

说明书

技术领域

本发明涉及两种流体之间以热交换为目的的换热部件；特别涉及一种可以作为水和制冷工质之间进行热能的传递的集成式微通道换热器。

背景技术

目前的换热器领域里，微通道换热器由于体积、重量相对较小，能够满足紧凑式换热器的要求，是当今换热器研究开发的新方向。

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，很难选到结构优化设计以后的铝管型材。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换热器成为了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。但是，由于加工及成型工艺的限制，这种换热器存在热交换壁厚厚、装配不便、出入口的连接方式单一等缺点。其中, CN101509736A公开的微通道换热器由制冷工质通道层、隔板层、工作流体层三层组成换热单元叠置而成，其需要加工三种不同形状的流体通道层再通过原子扩散的方式结合为整体，装配方式复杂，加工成本较高。CN201973962U公开的微通道换热器中制冷工质通道与工作流体通道成型于叠置结合连接的金属板之间，相邻金属板至少一个侧面上交替成型有制冷工质凹槽以及工作流体凹槽，金属板叠置结合连接后，制冷工质凹槽以及工作流体凹槽分别形成制冷工质通道与工作流体通道。由于多层金属板通过原子扩散的方式结合连接，为了保证换热器整体的连接强度，金属板的结合面的宽度不能低于0.4mm，这就导致换热器的热交换的壁厚较厚，换热能力不能满足需求。

为解决上述问题，美国专利文件 US7334631B2公开了一种微通道换热器，该换热器的微通道结构交替地成型于多层叠置的换热板之间；其只要通过加工两种不同结构的换热板既可以叠置起来形成换热器。但是，该换热器的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；与直通道的换热器相比，这种换热器强制对流传热系数增加，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现有换热器的微通道结构设计不合理导致流体流动的阻力较大、换热能力较差的问题，进而提供一种强制对流传热系数高并且流动阻力小的集成式微通道换热器。

为解决上述技术问题，本发明公开一种集成式微通道换热器，包括多层叠置的换热板，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；垂直于所述换热板板面方向上交替设置有工作流体微通道和制冷工质微通道实现换热，其中所述换热微通道流体流动的上游设置有分流段以及连通流体流入管道的入口；所述换热微通道流体流动的下游设置有汇流段以及连通流体流出管道的出口；多层所述工作流体微通道的所述入口以及所述出口各自连通设置；多层所述制冷工质微通道的所述入口以及所述出口各自连通设置。

上述集成式微通道换热器中，所述换热板的一侧成型有所述翅片；所述换热板的翅片侧与相邻层的换热板的平面侧结合形成所述微通道。

    上述集成式微通道换热器中，所述换热板的一侧成型有所述翅片；相邻所述换热板的所述翅片侧相互结合形成所述微通道。

    上述集成式微通道换热器中，所述换热板的两侧分别成型有所述翅片；其中一侧的翅片之间形成所述工作流体微通道，另一侧的翅片之间形成所述制冷工质微通道。

上述集成式微通道换热器中，所述翅片单元的外轮廓为直线形或者曲线形，所述翅片单元与流体流动方向之间的夹角45?≤α≤55 ?。