Trocador de calor microcanal

Microcanal, também conhecido como trocador de calor microcanal, é um trocador de calor com diâmetro equivalente de 10-1000μm. O tubo plano do trocador de calor possui dezenas de pequenos canais de fluxo e as duas extremidades do tubo plano são conectadas ao coletor circular. Um separador é disposto no tubo coletor para separar o caminho do fluxo do trocador de calor em vários fluxos.

Tipo Modo de processamento de material Tipo
Os trocadores de calor microcanais podem ser divididos em trocadores de calor microcanais e trocadores de calor microcanais de grande escala de acordo com suas dimensões.

O trocador de calor micro-microcanal é um tipo de trocador de calor compacto, leve e eficiente projetado para atender às necessidades do desenvolvimento da indústria eletrônica. Suas formas estruturais incluem microtrocador de calor de fluxo cruzado de placas e microtrocador de calor poroso de malha sinterizada.
O trocador de calor microcanal em grande escala é usado principalmente em refrigeração industrial tradicional, utilização de calor residual, ar condicionado de automóveis, ar condicionado doméstico, aquecedor de água com bomba de calor e assim por diante. As formas da estrutura são radiador de tubo de fluxo paralelo e radiador de fluxo cruzado tridimensional. Devido ao grande tamanho do exterior (até 1,2 m x 4 m x 25,4 mm), o diâmetro hidráulico do microcanal está abaixo de 0 0,6 ~ 1 mm, por isso é chamado de trocador de calor de microcanal em grande escala .

Materiais
Os materiais disponíveis para trocadores de calor micro microcanais são: polimetilmetacrilato, níquel, cobre, aço inoxidável, cerâmica, silício, Si3N4 e alumínio. O desempenho de transferência de calor por unidade de volume do trocador de calor microcanal usando material de níquel é mais de 5 vezes maior que o do material polimérico correspondente, e o desempenho de transferência de calor por unidade de massa também é aumentado em 50%.
Usando material de cobre, a placa de metal pode ser processada em um canal de fluido pequeno e liso, o tamanho da aleta e a espessura da placa podem ser controlados com precisão, atingindo dezenas de mícrons, e a estrutura de fluxo cruzado da placa pode ser formada por brasagem e o calor o coeficiente de transferência pode chegar a 45MW/(m3·K), o que é 20 vezes maior que o dos trocadores de calor compactos tradicionais.
O uso de silício, Si3N4 e outros materiais pode ser fabricado em estruturas multicamadas mais complexas, através do processo de gravação anisotrópica pode completar o processamento de novos trocadores de calor, o uso de tecnologia sanduíche e empilhamento pode ser fabricado em uma variedade de estruturas e tamanhos , como o canal para a estrutura piramidal do trocador de calor.

Modo de processamento
Com o aprimoramento da tecnologia de microusinagem, microtrocadores de calor eficientes com profundidades de canal de fluxo variando de alguns mícrons a várias centenas de mícrons podem ser processados. Essas tecnologias de microusinagem incluem: litografia, tecnologia de gravação química, tecnologia de moldagem por injeção de eletrofundição de litografia (LIGA), tecnologia de corte de diamante, corte de fio e tecnologia de processamento de feixe de íons. O micro trocador de calor poroso de malha sinterizada é feito por metalurgia do pó. O processamento de microcanais em grande escala é significativamente diferente do processamento de microcanais em microescala, e o primeiro requer tecnologia de processamento e fabricação mais eficiente.

Perspectiva e vantagem do aplicativo
Microeletrônica e outros campos de aplicação
O campo da microeletrônica segue o rápido desenvolvimento da lei de Moore, com a melhoria contínua da integração do transistor, a densidade de calor dos dispositivos eletrônicos de alta velocidade atingiu 5 ~ 10 MW/m2, a dissipação de calor tornou-se o principal "gargalo" do seu desenvolvimento, e a substituição dos dispositivos tradicionais de troca de calor por trocadores de calor microcanais tornou-se uma tendência inevitável. Portanto, os trocadores de calor microcanais terão amplas perspectivas de aplicação em muitos campos, como aeroespacial, tratamento médico moderno, engenharia química e biológica, que são altamente dependentes de tecnologia embarcada e computação de alto desempenho.

Aplicações de ar condicionado e aquecedor de água
Com a maturidade gradual da tecnologia de transferência de calor por microcanais, a indústria de ar condicionado automotivo e a indústria de ar condicionado doméstico (como Midea) começaram a produzir produtos relacionados. Felizmente, a atual indústria de aquecedores de água com energia de ar quente também começou a entrar no campo dos microcanais. Em 2012, Guangdong Tongyi Electric Appliance Co., LTD., conhecida como "criadora de energia do ar", desenvolveu uma unidade de bomba de calor de microciclo. Anunciou a aplicação bem-sucedida da tecnologia de "microcanais" na indústria de energia aérea, marcando a indústria de aquecedores de água com energia aérea na era dos "microcanais".

Vantagem de aplicação
① Economia de energia. A economia de energia é um índice importante do ar condicionado atual. Os trocadores de calor convencionais são difíceis de produzir produtos de alta qualidade, como os padrões de eficiência energética Classe I, e os trocadores de calor microcanais serão a melhor escolha para resolver o problema.
② Excelente desempenho de transferência de calor. No ar condicionado doméstico, quando o tamanho do canal de fluxo é inferior a 3 mm, o fluxo bifásico gás-líquido e a lei de transferência de calor de mudança de fase serão diferentes do tamanho convencional maior, quanto menor o canal, mais óbvio será esse efeito de tamanho. Quando o diâmetro interno do tubo é tão pequeno quanto 0 0,5~1mm, o coeficiente de transferência de calor convectivo pode ser aumentado em 50%~100%. Aplicando esta tecnologia aprimorada de transferência de calor ao trocador de calor de ar condicionado, espera-se que a transferência de calor do trocador de calor de ar condicionado possa ser efetivamente aprimorada e sua economia de energia de água possa ser melhorada alterando apropriadamente a estrutura, o processo e medidas aprimoradas de transferência de calor no lado do ar
Sim.
③ Potencial de promoção. A tecnologia de trocadores de calor microcanais também tem o potencial de promover aquecedores de água com energia do ar na área de fabricação de ar condicionado, o que pode melhorar muito a competitividade dos produtos e o desenvolvimento sustentável das empresas.

Em comparação com os trocadores de calor convencionais, os trocadores de calor microcanais não são apenas pequenos em tamanho, grandes em coeficiente de transferência de calor, alta eficiência de transferência de calor e podem atender a padrões mais elevados de eficiência energética, mas também têm excelente desempenho de pressão, podem ser CO2 como o O trabalho de refrigeração média, em linha com os requisitos de proteção ambiental, tem atraído ampla atenção da academia e da indústria no país e no exterior. A principal tecnologia dos trocadores de calor microcanais - o método de produção de tubos de fluxo paralelo microcanais amadureceu gradualmente na China, o que torna possível o uso em larga escala de trocadores de calor microcanais.