專利名稱：微通道換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種換熱器，特別是一種微通道換熱器。
背景技術(shù)：
目前，采用的冷卻器的冷卻片及冷卻基體均是紫銅材料，冷卻器的基體的幾何形 狀是內(nèi)部帶有導(dǎo)水微通道的長方體，圖3為基體的斷面圖。將冷卻片焊接在基體上，冷卻片 吸收的輻射熱通過導(dǎo)熱過程傳遞到基體中然后再傳給基體內(nèi)部的冷卻水，由水帶走熱量。 但是，這樣的冷卻器的基體導(dǎo)熱過程中存在不少缺點首先，由圖3可知此長方體的壁厚厚 度較大，其次，通道的表面積小，再者，對流換熱系數(shù)較低，熱量不能充分、及時的傳遞給水， 由水帶走熱量。普通冷卻片的導(dǎo)熱板的幾何形狀是實心的矩形板，如圖8所示，該片置身于 被冷卻的液體氣體或其他分布介質(zhì)之間，吸收他們的輻射熱和對流傳熱熱量。然后通過導(dǎo) 熱過程，把熱量傳導(dǎo)到基體，然后再將熱量由水帶走。顯然，這樣的傳熱過程有許多缺點首 先，這樣的冷卻片從一端向另一端導(dǎo)熱的能力是有限的。其次，當(dāng)熱量較大時，冷卻片的自 由端部溫度必然要比基部溫度高出許多，因而導(dǎo)致冷卻效果不均勻。第三，冷卻片溫度的升 高必然導(dǎo)致其氧化腐蝕很快，從而降低了冷卻片的使用壽命。第四，冷卻片整體的不均勻， 在一定程度上必然導(dǎo)致輻射冷卻效果變差，且導(dǎo)致被冷卻的液體氣體或其他分布介質(zhì)的冷 卻不均勻。第五，材料只能選用銀、銅、鉈、鋁等高導(dǎo)熱材料，等等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的為克服上述不足之處，而提供一種能使被冷卻介質(zhì)冷卻均勻， 換熱能力較強的微通道換熱器。本實用新型所采用的技術(shù)方案為微通道換熱器包括冷卻片和冷卻基體，該冷卻 基體上設(shè)有若干個進、出水通道。作為本實用新型的一種改進所述冷卻片上設(shè)有若干個進、出水通道，該進、出水 通道與所述冷卻基體的進、出水通道相通。作為本實用新型的另一種改進所述冷卻片為管狀。作為本實用新型的另一種改進所述冷卻片的通道內(nèi)表面為帶有凹凸起的強化傳 熱表面。作為本實用新型的另一種改進所述冷卻片的通道外表面為帶有凹凸起的強化傳 熱表面。本實用新型的冷卻基體設(shè)有若干個任意幾何形狀的進、出水通道，這樣便構(gòu)成了 冷卻水的循環(huán)過程。由于該微通道內(nèi)其對流換熱系數(shù)高達數(shù)萬，可以使基體的溫度接近冷 卻水的溫度。也就是冷卻片根部的溫度接近冷卻水溫度。因此，可以大大降低冷卻片端部 的溫度，使被冷卻介質(zhì)冷卻均勻。本實用新型冷卻片內(nèi)部設(shè)計了一個或多個微通道結(jié)構(gòu)，是一種高效長效耐用的微 通道冷卻片，微通道內(nèi)的水通過循環(huán)將輻射熱量帶走。該冷卻片不僅強化了輻射傳熱過程，也強化了對流換熱過程，并且極大的降低了冷卻片的表面溫度，同時極大的提高了冷卻片的冷卻能力和耐氧化性能，非常有利于冷卻片周圍的液體纖維或其它介質(zhì)的冷卻。本實用新型的微通道冷卻片克服了目前所用紫銅冷卻片的所有缺點。本實用新型 的微通道冷卻片為平片型微通道結(jié)構(gòu)，可以選用任何金屬材料制成。其優(yōu)點1.將冷卻片 的導(dǎo)熱過程變?yōu)槔鋮s片和水的對流換熱，增強了換熱能力。2.原來的實心冷卻片變成了微 通道(組)的空心冷卻片，利用液體的循環(huán)，強化了傳熱過程，增強了冷卻能力。3.加工制 造工藝和材料的選用產(chǎn)生了根本性的變化。4.根據(jù)本實用新型的思想，設(shè)計了多種結(jié)構(gòu)的 冷卻片。首先，這樣的冷卻片將吸收的輻射熱經(jīng)過很短的導(dǎo)熱距離(通道周圍的導(dǎo)熱距離 是一個通道的壁厚，而最遠的周邊也不超過4毫米一-對于單通道而言)傳熱到水，熱量輸 運能力是很大的；其次，當(dāng)熱量較大時，微通道冷卻片的溫度升高，熱流再大時，冷卻片的溫 度會超過100度，微通道內(nèi)的對流換熱變?yōu)榉序v換熱，換熱能力更強，而微通道冷卻片的溫 度僅升高幾度而已，所以輻射散熱得到強化；第三整個微通道冷卻片的溫度基本均勻，所以 冷卻效果很均勻。第四冷卻片的溫度最高達到100多度，任何材料的微通道冷卻片的氧化 腐蝕過程都很慢。第五微通道冷卻片的溫度低，導(dǎo)致輻射冷卻效果強化。第六材料的選取不 局限于銀、銅、鉈、鋁等高導(dǎo)熱材料，可以選用任何金屬材料。第七可以采用強化對流換熱的 措施進一步提高對流換熱系數(shù)，可以采用噴涂方法提高輻射吸收率，進一步強化冷卻效果。

圖1為本實用新型微通道換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1所示A—A向剖視圖。圖3為普通換熱器的冷卻基體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型微通道換熱器冷卻片的一種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型微通道換熱器的冷卻片通道內(nèi)表面的一種實施方式結(jié)構(gòu)示意 圖。圖6為本實用新型微通道換熱器的冷卻片通道外表面的一種實施方式結(jié)構(gòu)示意 圖。圖7為本實用新型微通道換熱器的流冷卻基體的通道橫截面結(jié)構(gòu)的一種示意圖。圖8為普通微通道換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本實用新型微通道換熱器的冷卻基體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示，本實用新型微通道換熱器 包括冷卻片1和換熱器基體2，該冷卻基體2上設(shè)有若干個任意幾何形狀的進、出水微通道 21、22。這樣便構(gòu)成了冷卻水的循環(huán)過程。由于該微通道內(nèi)對流換熱系數(shù)高達數(shù)萬，可以使 基體2的溫度接近冷卻水的溫度。也就是冷卻片1根部的溫度接近冷卻水溫度。因此，可 以大大降低冷卻片1端部的溫度，使被冷卻介質(zhì)冷卻均勻。本實用新型冷卻片1上設(shè)有若干個任意幾何形狀的進、出水通道1、12，該進、出水 通道與冷卻基體2的進、出水通道相通，這種冷卻片1與帶微通道的基體2連接在一起，便 形成了微通道換熱器。微通道換熱器主要有兩種形式，一種如圖2所示，微通道冷卻片1與雙通道換熱器基體2組成的微通道換熱器；另一種如圖8所示，普通實心冷卻片與帶微通道 換熱器基體2構(gòu)成的微通道換熱器。如圖9所示，微通道換熱器基體2可以有三條或三條以上通道，如可以設(shè)為雙通 道，如圖4、圖5、圖6所示，微通道換熱器基體2的進、出水通道21、22的橫截面形狀可以是 矩形的、三角形的、圓形的、多邊形的等。本實用新型的冷卻片1上設(shè)有若干個進、出水通 道，如設(shè)為雙通道11、12，該通道為任意幾何形狀，冷卻基體2為適應(yīng)微通道冷卻片1通道的 結(jié)構(gòu)而設(shè)計為雙通道換熱器基體2，微通道冷卻片1與換熱器基體2連接處是密封的，保證 液體不能漏出。如圖2所示換熱器基 體2的一個通道21連接進水管系的來水并和冷卻片 進水口 11相連，第二個通道22和微通道冷卻片1的回水口 12相連通，這樣便構(gòu)成了冷卻 水的循環(huán)過程，冷卻水就可以源源不斷地將熱量從微通道冷卻片1帶走。由于微通道內(nèi)對 流換熱系數(shù)高達數(shù)萬，可以使基體2的溫度接近冷卻水的溫度。也就是微通道冷卻片1根 部的溫度接近冷卻水溫度。因此，可以大大降低微通道冷卻片1端部的溫度。如圖4、圖5、圖6所示，本實用新型的微通道冷卻片1的最基本的結(jié)構(gòu)形式，這一 結(jié)構(gòu)形式可以派生出許多其他幾何形狀的結(jié)構(gòu)，如可以是“L”形。各種幾何形狀的通道結(jié) 構(gòu)和不同形狀的微通道冷卻片1形狀直接組合構(gòu)成本實用新型的微通道微通道冷卻片1。 這些微通道冷卻片1雖然形狀不同甚至有的可能偏離微通道冷卻片1的形式，但在本質(zhì)上 都是本實用新型的不同幾何結(jié)構(gòu)形式。為便于加工，本實用新型冷卻片1可以分成兩片，首 先分別在兩片上挖溝槽，然后兩片相對合在一起，這樣就形成了帶有通道的冷卻片1。如圖5、圖6所示，本實用新型的微通道冷卻片1還可為管狀，這種冷卻1片的傳熱 距離更短。本實用新型冷卻片1的各種幾何形狀的通道內(nèi)表面，可以為光滑表面，也可以是 粗糙表面，如圖5所示，不僅可以是光滑表面也可以是為任意形狀的凸凹強化傳熱表面，這 種形狀的微通道增大了冷卻片1的換熱面積。這些表面的冷卻片1及與其原理相同的不同 形式的冷卻片都是本實用新型的一部分，是強化對流換熱的一類方法。同樣的，冷卻片1的外表面也可以是各種幾何形狀，如圖6所示，如可以是為任意 形狀的凸凹強化傳熱表面，這種結(jié)構(gòu)也是增大了冷卻片1的換熱面積。外表面的粗糙度數(shù) 據(jù)和噴涂高吸收率材料的數(shù)據(jù)，這些冷卻片1及與其原理相同的不同形式的冷卻片1本質(zhì) 上都是本實用新型所保護的范圍。如圖7的所示，冷卻基體2通道內(nèi)截面可以是三角形、方形的、圓形等各種幾何形 狀。本實用新型還包括各種工藝制造成的微通道換熱器。這些制造工藝包括了整體成 型，焊接和彎曲壓延制造方法。本實用新型的微通道冷卻片1的最基本的結(jié)構(gòu)形式如圖2及其派生出的許多其他 幾何形狀的通道結(jié)構(gòu)；專利權(quán)包括了冷卻片1上制造出一個或者多個各種截面的通道的設(shè) 計。各種幾何形狀的通道結(jié)構(gòu)，通道的截面尺度可達0.1-10毫米，不同數(shù)量的通道，數(shù)量 可達1-1000。上述各種要素的通道內(nèi)表面專利權(quán)限包括---光滑表面和粗糙表面，粗糙度 的數(shù)據(jù)可達0-1毫米。表面的細化結(jié)構(gòu)有橫向紋形狀，縱向紋形狀交叉紋形狀和不連續(xù)的 凸凹形狀，繞流柱或針刺及凹狀坑，是強化對流換熱的一類方法。各種幾何形狀的冷卻片1 的外表面的數(shù)據(jù)，是本專利的一部分，包括了外表面的粗糙度數(shù)據(jù)——光滑表面，粗糙表面，表面的細化結(jié)構(gòu)有橫向紋形狀，縱向紋形狀交叉紋形狀和不連續(xù)的凸凹形狀，繞流柱或 針刺及凹狀坑，是強化對流換熱的一類方法，它們是強化傳熱的一部分。噴涂高吸收率材料 也是本專利的一部分。由不同數(shù)量的各種幾何形狀的通道結(jié)構(gòu)直接組合構(gòu)成的微通道冷卻 片1也是本專利的一部分。各種幾何形狀的通道向內(nèi)向外方向傾斜時。本專利可以采用各 種工藝制造成的冷卻片1。這些制造工藝包括了整體成型，焊接和沖壓，彎曲，壓延制造方 法。本實用新型冷卻基體2，如圖9所示，可以是單通道、雙通道，也可以是更多的通 道。其通道可以是矩形的、三角形的、梯形的、圓形的；尺度從0. 1 IOm范圍。 本實用新型微通道換熱器的換熱介質(zhì)可以是水，也可以是乙二醇等有機液體及其 混合物的冷卻。本實用新型換熱器可以置放于被冷卻的液體氣體或其他分布介質(zhì)之間，吸收他們 的輻射熱和對流傳熱熱量，還可以由旋轉(zhuǎn)軸帶動兩個或多個換熱器，在被冷卻的液體氣體 或其他分布介質(zhì)之間旋轉(zhuǎn)，為攪拌式換熱器。本實用新型不僅適用于攪拌式冷卻化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生的熱，同樣也可用于其它行業(yè)，如、高溫氣體余熱的回收、汽車尾氣熱的利用等。
權(quán)利要求一種微通道換熱器，包括冷卻片和冷卻基體，其特征在于所述冷卻基體(2)上設(shè)有若干個進、出水通道(21)、(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道換熱器，其特征在于所述冷卻片(1)上設(shè)有若干個 進、出水通道(11)、(12)，該進、出水通道與所述冷卻基體(2)的進、出水通道相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微通道換熱器，其特征在于所述冷卻片(1)為管狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微通道換熱器，其特征在于所述冷卻片(1)的通道內(nèi)表面 為帶有凹凸起的強化傳熱表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微通道換熱器，其特征在于所述冷卻片(1)的通道外 表面為帶有凹凸起的強化傳熱表面。
專利摘要本實用新型公開了一種微通道換熱器，包括冷卻片(1)和冷卻基體(2)，該冷卻基體(2)上設(shè)有若干個進、出水通道(21)、(22)。本實用新型多通道構(gòu)成了冷卻水的循環(huán)過程，由于微通道內(nèi)對流換熱系數(shù)高達數(shù)萬，可以使基體(2)的溫度接近冷卻水的溫度。也就是冷卻片(1)根部的溫度接近冷卻水溫度。因此，可以大大降低微通道冷卻片(1)端部的溫度，使被冷卻介質(zhì)冷卻均勻。
文檔編號F28D11/02GK201637295SQ200920254060
公開日2010年11月17日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者張培杰 申請人:張培杰