康盛微通道平行流换热器介绍

铝合金微通道平行流管

1. 引言

铝合金微通道平行流管（Aluminum alloy microchannel parallel flow tube）是一种具有微通道结构的铝合金管道，用于热交换器、冷凝器、蒸发器等领域。其特点是具有高热传导性能、轻质化、高强度和良好的耐腐蚀性能。本文将对铝合金微通道平行流管的结构、制造工艺、性能特点以及应用领域进行全面详细的介绍。

2. 结构和制造工艺

铝合金微通道平行流管由铝合金材料制成，具有多个微通道平行排列。微通道的形状可以是矩形、圆形或其他形状，其尺寸通常在几微米到几十微米之间。铝合金微通道平行流管的制造工艺主要包括以下几个步骤：

2.1 材料选择

铝合金材料是制造铝合金微通道平行流管的关键。常用的铝合金材料有6061、3003、1100等。这些材料具有良好的机械性能、导热性能和耐腐蚀性能，适合用于制造微通道平行流管。

2.2 微通道制造

微通道的制造可以采用多种方法，包括机械加工、化学腐蚀、电解加工等。其中，化学腐蚀法是最常用的方法之一。通过在铝合金表面涂覆腐蚀剂，可以在铝合金上形成微通道结构。

2.3 管道制造

经过微通道制造后，需要将铝合金板卷成管道形状。这一步骤可以通过卷管机完成，将铝合金板经过卷曲、焊接等工艺，制成管道形状。

2.4 表面处理

制造完成的铝合金微通道平行流管需要进行表面处理，以提高其耐腐蚀性能。常用的表面处理方法有阳极氧化、镀锌等。

3. 性能特点

铝合金微通道平行流管具有以下几个性能特点：

3.1 高热传导性能

铝合金微通道平行流管具有较高的热传导性能，能够快速将热量传递到流体中。这使得它在热交换器等领域具有广泛的应用。 3.2 轻质化

铝合金微通道平行流管相比于传统的铜管等材料更轻，可以减轻设备的重量，提高设备的运输和安装便利性。

3.3 高强度

铝合金微通道平行流管具有较高的强度，能够承受较大的压力和冲击。这使得它在高压环境下具有良好的稳定性和安全性。

科技成果——家用空调全铝平行流扁管换热器

所属类别重点节能设备（产品）

适用范围适用于家用空调制造行业，节约用铜量

技术原理

微通道换热器为全铝换热器且换热效果好，主要是以下几个方面：

1、扁管本身加大了对流换热迎风面积；

2、微通道内凝结和沸腾换热有明显加强；

3、翅片上开有百叶窗，能有效破坏空气流动边界层，强化空气侧传热，减小空气侧阻力；

4、通过改变集流管中隔板数量和位置，从而改变流程数和各流程管数，改变制冷剂冷凝过程中的流通截面，调整流速，进而使该冷凝器保持高的冷凝器换热系数和较低的流动压降，可以替代铜管换热器。

关键技术

1、强化换热器换热优化技术；

2、换热器除尘技术；

3、换热器分流技术。

工艺流程

在家用空调上用微通道换热器直接替换现有铜管换热器。

主要技术指标

1、焊接一次合格率95%以上。；

2、建立完整的制造工艺体系规范； 3、研究适合房间空调器平行流换热器的扁管和翅片规格，并针对不同的机型和冷媒进行优化。

4、针对平行流蒸发器气液两相流动特性进行研究及分流进行优化，并成功应用于房间空调蒸发器和热泵室外机。

5、研究平行流换热器的腐蚀问题，延长平行流换热器使用寿命。

应用情况

我国铜资源较为匮乏，而铝资源丰富，而空调对铜的消耗量较大，研究高效全铝微通道换热器替代空调中铜管换热器，意义重大。该设备已获得科学技术成果鉴定书（粤轻鉴字[2011]15号），对于微通道换热器的制造，美的公司已经拥有一条完整的生产线。

典型案例

案例：年产能20万件微通道换热器，项目投入1500万，每年节约能耗2.1万吨标准煤/20万件。每台空调节约1年约300度电。

市场前景

国内市场没有采用平行流换热器作为冷凝器和蒸发器的空调器产品销售，国外市场只多作为空调冷凝器上应用平行流换热器，在直流变频空调蒸发器上还没有产品销售。在倡导低碳的社会背景下，全铝平行流扁管换热器应用于家用空调，既符合国家可持续发展的低碳经济规划，又满足普通消费者对节能需求，市场前景开阔。据统计，目前中国有约3.4亿户家庭，按保守估计，若有5%家庭愿意买一台平行流换热器空调，也有1700万的市场容量。

微通道换热器的探讨

微通道换热器是一种新型的换热器，其具有结构紧凑、重量轻、节能高效等特点，被广泛应用于各个领域，如电子设备散热、汽车工业、太阳能、航天航空等。在本文中，我们将探讨微通道换热器的原理、性能优势以及未来的发展前景。

首先，微通道换热器是指在压力容器中使用微细孔隙薄板来传导热量的设备。与传统的换热器相比，微通道换热器具有更大的表面积和更好的传热性能。这是因为微通道换热器的通道直径通常在微米量级，增加了流体与壁面的接触面积，从而提高了传热效率。

1.结构紧凑：微通道换热器的通道直径较小，能够在有限的空间内实现更大的传热表面积。这意味着它可以在相对较小的体积内实现相同的传热效果，从而减小了设备的体积和重量。

2.传热效率高：由于微通道换热器的通道直径小，流体与壁面的接触面积增大，导致传热均匀且快速。此外，在微通道中，流体的流动速度较高，可以增强流体的对流传热效果。因此，微通道换热器能够实现更高的传热系数，提高传热效率。

3.节能环保：由于微通道换热器的传热效果好，可以在相同的传热量下降低能源的消耗。此外，微通道换热器具有结构简单、材料使用量少的特点，减少了能源和环境的耗费。

4.可扩展性强：微通道换热器的结构可以根据具体的需求进行设计和制造。不同的通道形状和排列方式可以实现不同的传热效果。并且，微通道换热器可以通过增加通道的数量来实现更大的传热表面积，进一步提高传热效率。目前，微通道换热器已经在电子设备散热、汽车工业、太阳能、航天航空等领域得到了广泛的应用。例如，在电子设备散热中，微通道换热器可以有效地降低电子元件的温度，提高其工作稳定性和寿命。在汽车工业中，微通道换热器可以替代传统的散热器，减小汽车发动机的体积和重量，提高燃油利用率。在太阳能领域，微通道换热器可以将太阳能转化为热能，提高太阳能利用效率。在航天航空领域，微通道换热器可以应用于航天器和航空发动机中，提高其工作效率和可靠性。

微通道换热器的特性分析及应用

微通道换热器是一种用于传热和热力转换的新型换热技术。相比传统换热器，微通道换热器具有体积小、传热效率高、响应速度快、能耗低等优点，被广泛应用于汽车、电子设备、航空航天等领域。本文将对微通道换热器的特性及应用进行分析。

首先，微通道换热器的特性主要包括以下几个方面：

1.尺寸小：微通道换热器采用微细通道设计，通道尺寸通常在10微米至1毫米之间。相比传统换热器，微通道换热器的体积更小，可以实现高功率密度的换热，适用于对空间有限的系统。

2.传热效率高：微通道换热器的微细通道结构可以增加表面积，提高换热效率。此外，微通道换热器采用微尺度流体，流体在通道内流动时，流体与通道墙面之间的质量传递和能量传递更为充分，传热效率更高。

3.响应速度快：微通道换热器由于尺寸小、结构简单，使得其对温度变化的响应速度更快。这对于一些需要快速热传导或需要快速控制温度的应用场合非常重要。

4.能耗低：由于微通道换热器的传热效率高，可以实现在相同传热量的情况下，节约能源消耗。这对于一些对能源效率要求高的应用来说，具有重要意义。

其次，微通道换热器的应用领域非常广泛，具体包括以下几个方面：

1.汽车领域：由于微通道换热器具有尺寸小和传热效率高的特点，因此被广泛应用于汽车的冷却系统中。微通道换热器可以有效减小汽车发动机冷却系统的体积和重量，并提高冷却效果。 2.电子设备领域：随着电子设备的不断发展，其集成度和功率密度越来越高，导致热管理成为一个重要问题。微通道换热器作为一种非常有效的热管理技术，可以用于电子设备的散热和温度控制。

3.航空航天领域：在航空航天领域，微通道换热器可以用于飞机发动机的冷却、热交换器的制造等方面。微通道换热器可以在有限的空间内实现高效传热，并提高飞机的整体效能。

4.化工工艺领域：微通道换热器不仅可以在传统化工工艺中用于传热，还可以用于多相反应、气体/液体分离等工艺过程中。微通道换热器可以提高化工反应的效率和产能。

微通道平板集热器的传热与流动分析

微通道平板集热器是一种高效的热交换装置，广泛应用于空气冷却系统、电子设备散热系统、太阳能集热系统等领域。它利用微通道的优势，能够实现较大的传热面积和较高的传热效率。本文将重点讨论微通道平板集热器的传热与流动分析。

首先，我们需要了解微通道平板集热器的结构和工作原理。微通道平板集热器由一系列细小的通道组成，这些通道的尺寸通常在微米级别。通过微通道平板集热器内部的流体完全接触和均匀分布，使热量能够快速传递，从而实现高效的传热。

在微通道平板集热器的传热分析中，最重要的参数之一是传热系数。传热系数是衡量传热效率的指标，与流体的热导率、流动速度、通道尺寸等因素密切相关。较高的传热系数意味着更高的传热效率。因此，我们需要分析并优化这些影响传热系数的因素。

首先，通道尺寸对传热系数的影响非常显著。较小的通道尺寸可以增加单位面积上的通道数量，从而增加传热面积，提高传热效率。然而，过小的通道尺寸也会导致流体的流动阻力增加，影响传热效果。因此，在微通道平板集热器的设计中，需要综合考虑通道尺寸与传热效率之间的平衡。

其次，流体的流动速度对传热系数同样有重要影响。较高的流动速度可以增加流体与微通道间的换热面积，加快传热速度，提高传热系数。然而，流体流动速度过高也会增加能量损失，并且可能导致流动不稳定。因此，在微通道平板集热器的设计中，需要优化和控制流体流动速度，以达到最佳传热效果。

除了通道尺寸和流动速度外，流体的热导率也是影响传热系数的重要因素之一。热导率较高的流体能够更快速地吸收和传递热量，提高传热效果。因此，在微通道平板集热器的应用中，选择热导率较高的流体能够显著提升传热效率。

此外，微通道平板集热器的传热与流动分析还要考虑流体与平板之间的热阻。热阻表示流体在单位面积上流动时，对传热的阻碍程度。热阻越小，传热效率越高。降低热阻的方法包括增加流体的流动速度、优化通道尺寸和形状，以及选择高导热性能的材料。

微通道换热器大比表面积

微通道换热器 (Microchannel Heat Exchanger，MHE)是一种新型的换热器，在化工、电子、能源、航天等领域都有广泛的应用。微通道换热器拥有大比表面积、高传热效率、体积小、重量轻等优点，因此在某些特定领域已经成为了普遍使用的换热器类型。

微通道换热器的比表面积大是其最大的优点之一。传统的板式换热器和管式换热器的比表面积都很小，而微通道换热器是利用微细通道对流体进行流动和换热，因此能够大大提高比表面积，并且达到更高的传热效果。这种大比表面积的设计可以更好地实现换热器的性能，使其在密度较高的环境下更加有效。

此外，微通道换热器的物理特性也使其成为一种高效节能的换热器类型。微通道换热器中的流体是遵循螺旋流动，流体在微小通道中流动时，与通道壁的接触面积就会增加，增加了热传递过程中热量的释放。这种方式比传统直线型管道效果更好，能够更加高效的完成换热，减少热量的损失和浪费。

值得注意的是，尽管微通道换热器的比表面积大，但这也同时意味着换热器的外形尺寸相应也会变大。因此，微通道换热器在一定程度上会被局限在空间大的领域里使用，以满足其最优的性能指标。不过，随着技术的发展，研制出更加紧凑的微通道换热器也已经成为了研究者的工作重点之一。

在工业生产中，微通道换热器的省能性能得到了广泛的认可。例如，汽车制造业相关领域中，采用微通道换热器的散热器既能更好地降低汽车发动机的温度，还能够明显提高发动机效率，实现节能降耗了的目标。同时，由于微通道换热器的特性，也方便进行自动化流程的控制，使得该类型的换热器在生产现场上操作也更加便捷、方便。

总而言之，微通道换热器是通过采用微通道作为介质，在通道内部螺旋流动中自主实现换热的设备机构。其拥有大比表面积、更好的热传递性能、高效、宽容、可控等优点，正因为此，微通道换热器已经成为了目前工业、电子产业领域不可或缺的空气换热器类型，也为节能减排提出了明显的技术效益。尽管微通道换热器目前仍然存在局限性，但随着技术的持续发展，未来它在工业生产领域的应用前景仍然极为广阔，也值得我们继续关注和研究。

平行流换热器

平行流换热器（简称PFC）是一种新型的换热器，由美国摩丁（modine）公司最早提出并申请专利，是用来替代原来在汽车空调的管片式冷凝器，后来经过日本昭和铝等公司在两端集管中增加隔板形成不同回路而称之为多元流换热器（简称MFC，Multi-Flow Condenser），主要由多孔扁管和波纹型百叶窗翅片构成。其基本构成见下图：

其换热原理来源于微通道理论，在扁管两端分别插入左集管和右集管，利用设置在左集管和右集管上的隔板分隔而形成串连通道，翅片和集管表面涂敷有钎料和钎剂，整个芯体通过夹具夹持，通过NOCKLOCK钎焊炉整体焊接而成。

依据集流管分不分段，又可分为多元平行流式和单元平行流式。单元式的集流管不打断，制冷剂流动方向一致；多元式的，集流管中有隔片打断，每段管数不同。其最大特点就是换热高效、结构紧凑。

目前主要应用于特种空调，比如汽车空调等，但现在也有用于家用空调乃至热泵机组的相关研究；而且，因平行流换热器内的扁管如直径微小（一般小于1mm），属于一种微通道换热器，其换热性能更有明显改变，具体其内部结构方面可见下图：

和管片式换热器相比，平行流有以下优点：

1、由于扁管不流通，面积小于圆管，因此空气侧阻力小；

2、翅片效率和翅片当量高度成反比，管片式由于U型传热管弯曲半径限制，而平行流无此限制，因此翅片效率高；

3、平行流可以灵活调整流程的扁管分布，使制冷剂侧换热能力增加时而阻力减小；

4、扁管和翅片的焊接方式决定了扁管和翅片的接触热阻小；

5、容易回收。

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“微通道、平行流” 两器行业新秀

【中国制冷设备行业门户网】发布于2011年6月29日

两器市场风起云涌，市场越做越大，产品也越来越丰富。

1.“微通道、平行流”：节能环保前景巨大

作为风冷式换热器中的新成员，“微通道、平行流”尚未在市场上普及，但是它的优势和特点早就引得行业阵阵喧哗。据了解，“微通道、平行流”属于制冷行业的最新产品，在汽车空调行业运用的相对较早，在近两年才开始在冷冻冷藏行业发展，目前涉足“微通道、平行流”的企业并不多，浙江富源、湖南三工就是其中的代表。

据浙江富源的王总介绍，微通道换热器具有高效的换热效率，由于重量轻、纯铝设计、紧凑的体积，大大降低了系统成本。另外，由于这一产品容积小，平均降低制冷剂充注量30%，有效减少了对环境的破坏。因此，从长远的角度来看，这一产品贴合了“低碳”这一主题，由于其环保、换热效率高等特点，未来发展前景必定不小。“微通道肯定是将来的发展方向，产品机构小，材料会更省，低碳、节能、高效是我们行业的关注重点。”杭州沈氏的方彦说。

但是，业内人士对此还是持有不一样的观点。科威力的沈总就表示，由于这一次产品是是采用的纯铝的设计，铝不如铜稳定性高，在安全性方面还有待提高。空调制冷大市场专家说，“微通道、平行流”产品中“微通道”这一设计带来了散热效率的大幅提升同时也产生了一个弊端--微通道容易堵塞。另外“微通道、平行流”的化霜也是一个急需要解决的问题。

2.翅片式换热器：技术成熟市场广阔

翅片式换热器在两器市场发展时间最长，广泛运用在空调、冰箱、热泵、冷库等的制冷系统。据制冷快报记者了解，从全国两器市场情况来看，翅片式换热器市场占有率最高，这也许翅片式换热器的市场需求量有关系。随着我国空调市场的持续扩大和热泵产业的不断发展，翅片式换热器需求量也在持续扩大。

在全国两百多家两器企业中，翅片式换热器的占有比例是最高的，据制冷快报记者了解，由于翅片式换热器在长途运输中容易因为外力作用造成产品不可逆转的损伤，因此其对长途运输要求相对较高，为了降低运输成本，翅片式换热器的生产企业遍布全国，以方便制冷行业的配套发展。目前国内生产翅片式换热器的企业中，北峰、美乐柯、三洋都是典型代表。

微通道换热器研究进展与应用前景

引言

微通道换热器(Microchannel heat exchanger)和微通道热阱(Microchannel heat sinks)是20世纪90年代发展起来的高效换热设备，可广泛应用于化工、能源与环境等领域。由于特征尺度在微米到亚毫米尺度范围内，微通道换热器具有许多与常规尺度设备不同的特征，如体积小、重量轻、效率高、强度大等[1]。

换热介质通过的水力学直径从管片式的φ10~50mm，板式的φ3~10mm，不断发展到小通道的φ0.6~2mm，微通道的φ10~600μm，这既是现代微电子机械快速发展对传热的现实需求，也是微通道具有的优良传热特性使然[2]。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。

1 微通道换热器的发展历程

微通道换热器的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981年，Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念；1985年，Swife、Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技术的发展，人们已经能够制造水力学直径φ10~1000μm通道所构成的微尺寸换热器。1986年，Cross和Ramshaw研制了印刷电路微尺寸换热器，体积换热系数达到7MW/(m3?K)；1994年，Friedrich和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/( m3?K)；2001年，Jiang等提出了微热管冷却系统的概念，该微冷却系统实际上是一个微散热系统，由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器，可实现主动冷却，支持高密度热量电子器件的高速运行。

在汽车空调方面，由于传统的氟利昂系列制冷剂对臭氧层具有较强的破坏作用，已被《蒙特利尔议定书》禁止。R134a作为一种过渡型替代品，由于其温室效应指数很高(约为CO2的1300倍)，也被《京都议定书》所否定。CO2在蒸发潜热、比热容、动力黏度等物理性质上具有优势[3]，若采用合适的制冷循环，CO2在热力特性上可与传统制冷剂相当，甚至在某些方面更具优势。但是CO2制冷循环为超临界循环，压力很高[4]，在空调系统中高压工作压力要到13MPa以上，设计压力要达到42.5MPa，这对压缩机和换热器的耐压性均提出了很高的要求。在结构轻量化和小型化的前提下，微通道气体冷却器是同时满足耐压性、耐久性和系统安全性的必然选择。

什么是微通道

微通道，也称为微通道换热器，就是通道当量直径在10-1000μm的换热器。这种换热器的扁平管内有数十条细微流道,在扁平管的两端与圆形集管相联。集管内设置隔板,将换热器流道分隔成数个流程。与传统化工生产相比，微通道在精细化工领域具有很大的开发潜力和广泛的应用前景。所以我们一起来了解一下微通道吧。

一、微通道反应器介绍

微通道反应器本质上讲是一种连续流动的管道式反应器。它包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器控制器等。目前，微通道反应器总体构造可分为两种：一种是整体结构，这种方式以错流或逆流热交换器的形式体现，可在单位体积中进行高通量操作。在整体结构中只能同时进行一种操作步骤，最后由这些相应的装置连接起来构成复杂的系统。另一种是层状结构，这类体系由一叠不同功能的模块构成，在一层模块中进行一种操作，而在另一层模块中进行另一种操作。流体在各层模块中的流动可由智能分流装置控制对于更高的通量，某些微通道反应器或体系通常以并联方式进行操作。

二、微通道反应器优势

微通道反应器的优点同常规反应容器(如烧瓶)相比，它的结构特征决定了其特殊优势，主要表现在以下几个方面：

(1)比表面积大，传递速率高，接触时间短，副产物少：微反应通道特征尺度小，微通道比一般为5000～50000mm，单位体面积上传热、传质能力显著增强。 (2)快速、直接放大：传统放大过程存在着放大效应，通过增大生产设备体积和规模达到放大目的，过程耗时费力，不能根据市场需求立即作出相应的反应，具有滞后性。而微反应系统呈多通道结构，每一通道相当于一独立反应器，在扩大生产时不再需要对反应器进行尺度放大，只需并行增加它的数量，即所谓的“数增放大”。

(3)安全性高：大量热量也可以及时移走，从而保证反应温度维持在设定范围以内，最大程度上减少了发生事故可能性。

(4)操作性好：微反应系统是呈模块结构的并行系统，具有便携性好特点，可实现在产品使用地分散建设并就地生产、供货，真正实现将化工厂便携化，并可根据市场情况增减通道数和更换模块来调节生产，具有很高的操作弹性。