Bộ trao đổi nhiệt vi kênh

Microchannel hay còn gọi là bộ trao đổi nhiệt vi kênh, là bộ trao đổi nhiệt có đường kính tương đương 10-1000μm. Ống phẳng của bộ trao đổi nhiệt có hàng chục kênh dòng chảy nhỏ và hai đầu của ống phẳng được nối với bộ thu tròn. Một thiết bị phân tách được bố trí trong ống thu để tách đường dẫn dòng chảy của bộ trao đổi nhiệt thành nhiều dòng.

Loại Chế độ xử lý vật liệu Loại
Bộ trao đổi nhiệt vi kênh có thể được chia thành bộ trao đổi nhiệt vi kênh và bộ trao đổi nhiệt vi kênh quy mô lớn theo kích thước của chúng.

Bộ trao đổi nhiệt vi kênh là loại thiết bị trao đổi nhiệt nhỏ gọn, nhẹ và hiệu quả được thiết kế để đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp điện tử. Các dạng cấu trúc của nó bao gồm bộ trao đổi nhiệt vi dòng chảy ngang dạng tấm và bộ trao đổi nhiệt vi mô xốp dạng lưới thiêu kết.
Bộ trao đổi nhiệt vi kênh quy mô lớn chủ yếu được sử dụng trong điện lạnh công nghiệp truyền thống, tận dụng nhiệt thải, điều hòa không khí ô tô, điều hòa không khí gia đình, máy nước nóng bơm nhiệt, v.v. Các dạng cấu trúc là bộ tản nhiệt ống dòng song song và bộ tản nhiệt dòng chảy ngang ba chiều. Do kích thước bên ngoài lớn (lên tới 1,2mx4mx25,4mm), đường kính thủy lực của kênh vi mô dưới 0.6~1mm nên được gọi là bộ trao đổi nhiệt vi kênh quy mô lớn .

Nguyên vật liệu
Các vật liệu có sẵn cho bộ trao đổi nhiệt vi kênh là: polymethyl methacrylate, niken, đồng, thép không gỉ, gốm sứ, silicon, Si3N4 và nhôm. Hiệu suất truyền nhiệt trên một đơn vị thể tích của bộ trao đổi nhiệt vi kênh sử dụng vật liệu niken cao hơn 5 lần so với vật liệu polymer tương ứng và hiệu suất truyền nhiệt trên một đơn vị khối lượng cũng tăng 50%.
Sử dụng vật liệu đồng, tấm kim loại có thể được xử lý thành một kênh chất lỏng nhỏ và mịn, kích thước vây và độ dày tấm có thể được kiểm soát chính xác, đạt tới hàng chục micron và cấu trúc dòng chảy ngang của tấm có thể được hình thành bằng cách hàn và gia nhiệt. hệ số truyền tải có thể đạt 45MW/(m3·K), gấp 20 lần so với các bộ trao đổi nhiệt nhỏ gọn truyền thống.
Việc sử dụng silicon, Si3N4 và các vật liệu khác có thể được sản xuất theo cấu trúc có cấu trúc nhiều lớp phức tạp hơn, thông qua quá trình ăn mòn dị hướng có thể hoàn thành quá trình xử lý các bộ trao đổi nhiệt mới, việc sử dụng công nghệ xếp chồng lên nhau có thể được sản xuất nhiều loại cấu trúc và kích cỡ , chẳng hạn như kênh cho cấu trúc kim tự tháp của bộ trao đổi nhiệt.

Chế độ xử lý
Với sự cải tiến của công nghệ gia công vi mô, các bộ trao đổi nhiệt vi mô hiệu quả với độ sâu kênh dòng chảy từ vài micron đến vài trăm micron có thể được xử lý. Các công nghệ vi cơ này bao gồm: công nghệ in thạch bản, công nghệ khắc hóa học, công nghệ ép phun đúc điện litô (LIGA), công nghệ cắt kim cương, công nghệ cắt dây và xử lý chùm tia ion. Bộ trao đổi nhiệt vi mô xốp dạng lưới thiêu kết được chế tạo bằng luyện kim bột. Xử lý vi kênh ở quy mô lớn khác biệt đáng kể so với xử lý vi kênh ở quy mô vi mô và trước đây đòi hỏi công nghệ xử lý và sản xuất hiệu quả hơn.

Triển vọng và lợi thế ứng dụng
Vi điện tử và các lĩnh vực ứng dụng khác
Lĩnh vực vi điện tử tuân theo sự phát triển nhanh chóng của định luật Moore, với sự cải tiến liên tục của tích hợp bóng bán dẫn, mật độ nhiệt của các thiết bị điện tử tốc độ cao đã đạt tới 5 ~ 10MW/m2, tản nhiệt đã trở thành "nút cổ chai" chính cho sự phát triển của nó, và việc thay thế các thiết bị trao đổi nhiệt truyền thống bằng các thiết bị trao đổi nhiệt vi kênh đã trở thành xu hướng tất yếu. Do đó, bộ trao đổi nhiệt vi kênh sẽ có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không vũ trụ, điều trị y tế hiện đại, kỹ thuật hóa học và sinh học, những lĩnh vực phụ thuộc nhiều vào công nghệ nhúng và điện toán hiệu năng cao.

Ứng dụng điều hòa không khí và máy nước nóng
Với sự trưởng thành dần dần của công nghệ truyền nhiệt vi kênh, ngành điều hòa không khí ô tô và ngành điều hòa không khí gia đình (như Midea) đã bắt đầu sản xuất các sản phẩm liên quan. May mắn thay, ngành công nghiệp máy nước nóng năng lượng không khí nóng hiện nay cũng đã bắt đầu bước vào lĩnh vực vi kênh. Vào năm 2012, Công ty TNHH Thiết bị điện Tongyi Quảng Đông, được mệnh danh là "người tạo ra năng lượng không khí", đã phát triển một bộ phận bơm nhiệt vi mô. Công bố ứng dụng thành công công nghệ "vi kênh" vào ngành năng lượng không khí, đánh dấu ngành công nghiệp máy nước nóng năng lượng không khí bước vào kỷ nguyên "vi kênh".

Lợi thế ứng dụng
① Tiết kiệm năng lượng. Tiết kiệm năng lượng là chỉ số quan trọng của điều hòa không khí hiện nay. Các thiết bị trao đổi nhiệt thông thường khó có thể tạo ra các sản phẩm cao cấp như tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng loại I, và các thiết bị trao đổi nhiệt vi kênh sẽ là lựa chọn tốt nhất để giải quyết vấn đề này.
② Hiệu suất truyền nhiệt tuyệt vời. Trong điều hòa không khí gia đình, khi kích thước kênh dòng chảy nhỏ hơn 3mm, quy luật truyền nhiệt hai pha chất lỏng và dòng khí lỏng sẽ khác với kích thước lớn hơn thông thường, kênh càng nhỏ thì hiệu ứng kích thước này càng rõ ràng. Khi đường kính trong của ống nhỏ đến 0,5~1mm, hệ số truyền nhiệt đối lưu có thể tăng lên 50%~100%. Áp dụng công nghệ truyền nhiệt nâng cao này cho bộ trao đổi nhiệt điều hòa không khí, dự kiến ​​khả năng truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt điều hòa không khí có thể được tăng cường một cách hiệu quả và tiết kiệm nước có thể được cải thiện bằng cách thay đổi cấu trúc, quy trình và các biện pháp truyền nhiệt nâng cao trên thiết bị trao đổi nhiệt một cách thích hợp. phía không khí
Đúng.
③ Tiềm năng thăng tiến. Công nghệ trao đổi nhiệt vi kênh cũng có tiềm năng thúc đẩy máy nước nóng năng lượng không khí trong lĩnh vực sản xuất điều hòa không khí, có thể cải thiện đáng kể khả năng cạnh tranh của sản phẩm và sự phát triển bền vững của doanh nghiệp.

So với các bộ trao đổi nhiệt thông thường, bộ trao đổi nhiệt vi kênh không chỉ có kích thước nhỏ, hệ số truyền nhiệt lớn, hiệu suất truyền nhiệt cao và có thể đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng cao hơn mà còn có hiệu suất áp suất tuyệt vời, có thể là CO2 làm làm lạnh vừa, phù hợp với yêu cầu bảo vệ môi trường, đã thu hút sự chú ý rộng rãi của giới học thuật và ngành công nghiệp trong và ngoài nước. Công nghệ chủ chốt của bộ trao đổi nhiệt vi kênh - phương pháp sản xuất ống dòng song song vi kênh đã dần trưởng thành ở Trung Quốc, giúp cho việc sử dụng quy mô lớn các bộ trao đổi nhiệt vi kênh.