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微型熱交換器的前景

來源:曾工 發布時間:2021-04-12 次瀏覽

如何提高熱交換器的緊湊度,以達到在單位體積上傳遞更多的熱量,一直是熱交換器研發和應用的一個目標。換熱技術發展的進程——從早期的大型化管殼式熱交換器,發展到20世紀二三十年代的以板式、板翅式為代表的緊湊式熱交換器,直至20世紀90年代出現的標志著微型化的通道熱交換器,正是顯示了向這一目標的邁進。

設備的微型化、過程的集成化是未來科技的發展方向,微化工技術的出現同樣要求包含微型熱交換器在內的微化工系統。對于直徑極小的流道的散熱研究及其相應的微型熱交換器的應用,顯示了微型熱交換器具有承擔高熱負載的能力,是熱交換器向高緊湊度、微型化發展的一個重要方向。

由于對微通道的傳熱及其整體的微型熱交換器的研究和應用只有較短的時間,目前還處于試驗研究和初步試用的階段。目前尚無關于微型熱交換器的確切定義,比較通行、直觀的分類是按其通道的水力當量直徑的尺寸來劃分:

微通道         de=1100μm

細通道         100μm1mm

緊湊通道       16mm

常規通道       6mm

20034月召開的第一屆微通道和微小型通道國際會議限定微通道的特征尺寸在10μm3.00mm范圍內。

 

微型熱交換器具有很高的緊湊度(可以達到10000/m3以上)和傳熱率(可以達到幾百W/c㎡)。高的緊湊度使熱交換器所占有的空間及材料消耗大大減少;因流通的空間小,使熱交換器內的流體總量少,這對于流體屬于價貴、有毒或易燃的,則更為經濟和安全;高的傳熱率使熱交換器的傳熱有效度提高。此外,傳熱界面小的熱惰性(兩流體間的壁厚?。┦箓鳠岬捻憫獣r間小,有利于小溫差流體間傳熱時的溫度控制。

當然,微型換熱器也存在一些問題:阻力較大使壓降增加;通道小,易結垢和堵塞,且一般情況下維護困難,對流體的清潔度要求高;設計復雜,生產工藝要求高等。

 

微型熱交換器雖然在設計、制造、裝配、密封技術和參數測量(無接觸測量技術)等方面還存在很多難點,在運行上存在阻力大、對流體的清潔度要求高等問題,但是由于其具有結構緊湊、傳熱效率高、質量輕等特點,尤其在一些對換熱設備的尺寸和重量有特殊要求的場合具有不可替代的優勢,所以對它的研究和應用發展迅速??梢源_信,隨著大量的實踐使用數據結果的積累、試驗研究和數值模擬的開展、對其結構和性能等的技術改進級優化設計的研究,微型熱交換器將日趨完善,并將在更多的方面領域進一步擴展,應用前景極其廣闊。



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