Intercambiador de calor de microcanal

El microcanal, también conocido como intercambiador de calor de microcanal, es un intercambiador de calor con un diámetro equivalente de 10-1000μm. El tubo plano del intercambiador de calor tiene decenas de pequeños canales de flujo y los dos extremos del tubo plano están conectados con el colector circular. En el tubo colector está dispuesto un separador para separar el recorrido de flujo del intercambiador de calor en varios flujos.

Tipo Modo de procesamiento de material Tipo
Los intercambiadores de calor de microcanales se pueden dividir en intercambiadores de calor de microcanales e intercambiadores de calor de microcanales a gran escala según sus dimensiones.

El intercambiador de calor de microcanales es un tipo de intercambiador de calor compacto, liviano y eficiente diseñado para satisfacer las necesidades del desarrollo de la industria electrónica. Sus formas estructurales incluyen un microintercambiador de calor de flujo cruzado de placas y un microintercambiador de calor poroso de malla sinterizada.
El intercambiador de calor de microcanales a gran escala se utiliza principalmente en refrigeración industrial tradicional, utilización de calor residual, aire acondicionado de automóviles, aire acondicionado doméstico, calentadores de agua con bomba de calor, etc. Las formas de la estructura son un radiador de tubo de flujo paralelo y un radiador de flujo transversal tridimensional. Debido al gran tamaño del exterior (hasta 1,2 mx4 mx 25,4 mm), el diámetro hidráulico del microcanal es inferior a 0.6~1 mm, por lo que se denomina intercambiador de calor de microcanal a gran escala. .

Materiales
Los materiales disponibles para los intercambiadores de calor de micro microcanales son: polimetacrilato de metilo, níquel, cobre, acero inoxidable, cerámica, silicio, Si3N4 y aluminio. El rendimiento de transferencia de calor por unidad de volumen del intercambiador de calor de microcanales que utiliza material de níquel es más de 5 veces mayor que el del material polimérico correspondiente, y el rendimiento de transferencia de calor por unidad de masa también aumenta en un 50%.
Usando material de cobre, la placa de metal se puede procesar en un canal de fluido pequeño y suave, el tamaño de la aleta y el espesor de la placa se pueden controlar con precisión, alcanzando decenas de micrones, y la estructura de flujo transversal de la placa se puede formar mediante soldadura fuerte y el calor. El coeficiente de transferencia puede alcanzar los 45 MW/(m3·K), que es 20 veces mayor que el de los intercambiadores de calor compactos tradicionales.
El uso de silicio, Si3N4 y otros materiales se puede fabricar con estructuras multicapa más complejas, a través del proceso de grabado anisotrópico se puede completar el procesamiento de nuevos intercambiadores de calor, el uso de tecnología sándwich y de apilamiento se puede fabricar en una variedad de estructuras y tamaños. , como el canal para la estructura piramidal del intercambiador de calor.

Modo de procesamiento
Con la mejora de la tecnología de micromecanizado, se pueden procesar microintercambiadores de calor eficientes con profundidades de canal de flujo que van desde unas pocas micras hasta varios cientos de micras. Dichas tecnologías de micromecanizado incluyen: litografía, tecnología de grabado químico, tecnología de moldeo por inyección por electrofusión (LIGA), tecnología de corte con diamante, corte de alambre y tecnología de procesamiento de haces de iones. El microintercambiador de calor poroso de malla sinterizada se fabrica mediante pulvimetalurgia. El procesamiento de microcanales a gran escala es significativamente diferente del procesamiento de microcanales a microescala, y el primero requiere una tecnología de procesamiento y fabricación más eficiente.

Perspectiva y ventaja de la aplicación
Microelectrónica y otros campos de aplicación.
El campo de la microelectrónica sigue el rápido desarrollo de la ley de Moore, con la mejora continua de la integración de transistores, la densidad de calor de los dispositivos electrónicos de alta velocidad ha alcanzado 5~10MW/m2, la disipación de calor se ha convertido en el principal "cuello de botella" de su desarrollo. y la sustitución de los dispositivos tradicionales de intercambio de calor por intercambiadores de calor de microcanales se ha convertido en una tendencia inevitable. Por lo tanto, los intercambiadores de calor de microcanales tendrán amplias perspectivas de aplicación en muchos campos, como el aeroespacial, el tratamiento médico moderno y la ingeniería química y biológica, que dependen en gran medida de la tecnología integrada y la informática de alto rendimiento.

Aplicaciones de aire acondicionado y calentador de agua.
Con la madurez gradual de la tecnología de transferencia de calor por microcanales, la industria del aire acondicionado para automóviles y la industria del aire acondicionado para el hogar (como Midea) han comenzado a producir productos relacionados. Afortunadamente, la industria actual de calentadores de agua con energía de aire caliente también ha comenzado a ingresar al campo de los microcanales. En 2012, Guangdong Tongyi Electric Appliance Co., LTD., conocido como el "creador de energía del aire", desarrolló una unidad de bomba de calor de microciclo. Anunció la aplicación exitosa de la tecnología de "microcanales" a la industria de la energía del aire, lo que marcó la entrada de la industria de calentadores de agua por energía del aire en la era de los "microcanales".

Ventaja de la aplicación
① Ahorro de energía. El ahorro de energía es un índice importante del aire acondicionado actual. Es difícil producir productos de alta calidad con intercambiadores de calor convencionales, como los estándares de eficiencia energética de Clase I, y los intercambiadores de calor de microcanales serán la mejor opción para resolver el problema.
② Excelente rendimiento de transferencia de calor. En el aire acondicionado doméstico, cuando el tamaño del canal de flujo es inferior a 3 mm, la ley de transferencia de calor de cambio de fase y flujo bifásico gas-líquido será diferente del tamaño más grande convencional; cuanto más pequeño sea el canal, más obvio será el efecto del tamaño. Cuando el diámetro interior del tubo es tan pequeño como 0.5~1 mm, el coeficiente de transferencia de calor por convección se puede aumentar entre un 50% y un 100%. Al aplicar esta tecnología mejorada de transferencia de calor al intercambiador de calor de aire acondicionado, se espera que la transferencia de calor del intercambiador de calor de aire acondicionado pueda mejorarse de manera efectiva y que se pueda mejorar el ahorro de energía del agua cambiando adecuadamente la estructura, el proceso y las medidas mejoradas de transferencia de calor en el lado aire
Sí.
③ Potencial de promoción. La tecnología de intercambiadores de calor de microcanales también tiene el potencial de promover calentadores de agua con energía del aire en el campo de la fabricación de aire acondicionado, lo que puede mejorar en gran medida la competitividad de los productos y el desarrollo sostenible de las empresas.

En comparación con los intercambiadores de calor convencionales, los intercambiadores de calor de microcanales no solo son de tamaño pequeño, tienen un coeficiente de transferencia de calor grande, una alta eficiencia de transferencia de calor y pueden cumplir con estándares de eficiencia energética más altos, sino que también tienen un excelente rendimiento de presión y pueden utilizar CO2 como La refrigeración del medio de trabajo, de acuerdo con los requisitos de protección ambiental, ha atraído una gran atención de la academia y la industria en el país y en el extranjero. La tecnología clave de los intercambiadores de calor de microcanales: el método de producción de tubos de flujo paralelo de microcanales ha madurado gradualmente en China, lo que hace posible el uso a gran escala de los intercambiadores de calor de microcanales.