文档介绍：微细通道换热器在空调制冷系统中的应用
2011中国制冷学会学术年会—20111025南京钟山宾馆
李俊明博士
清华大学热能系
2017/11/12
主要内容
制冷空调产品的节能技术发展状况
微细通道换热器及其优势
所开展的主要研究及关键技术
应用实例
相关国家标准
制冷空调产品的节能技术发展状况
制冷空调系统节能技术的几个基本技术层次
高效部件:压缩机、换热器、风机
系统优化设计与控制
运行中的节能
能效评价方法与用户使用状况相符
产品在较宽的运行范围内具有高效率
经济运行
制冷空调产品的节能技术发展状况
强化传热技术
增加换热面积
提高换热系数
破坏层流边界层
减小换热器管径
减小热阻
内螺纹管
翅片表面结构
提高流速
提高传热温差
多年来换热器研究方面进展不大、没有实质性的变化
微细通道换热器成为强化传热节能技术的重要突破点
微细通道换热器及其优势
微细通道换热器
Mini-microlescale(细尺度): m -3mm
Microscale(微尺度):-1000(100)m
Nanoscale(纳米尺度)-100nm
一般来讲, 3mm以下尺度的换热器可统称为微细通道换热器
微细通道换热器及其优势
微细通道换热器技术优势
存在气液相变时,3mm及以下通道尺寸效应不可忽略
流动与传热的尺寸效应包括:
单相对流换热:稀薄效应、边壁效应、可压缩性影响、轴向导热影响等;
沸腾与凝结过程:气液相界面剪切力、重力、表面张力作用的相对重要性变化,引起凝结与沸腾核化机理变化,气液两相流型变化,流动阻力与换热系数均不同于常规尺度;
微对流效应(表面张力梯度导致的热毛细对流);
微细通道换热器及其优势
微细通道换热器技术优势
微细通道内凝结与沸腾换热特点:
表面张力的作用随管道尺寸减小而增大,低质量流率时换热强化明显;
气液两相流型不同于大尺寸,趋于对称;
热流密度影响,不同研究者的实验结果不一致;
通道断面尺寸和形状影响:尺寸越小,强化传热效果越好,相同工况下,矩形通道比圆形通道凝结换热性能好。
与传统的翅片管式换热器比较,平行流结构微通道换热器翅片侧空气流动阻力小,换热性能好。
微通道内凝结与沸腾的对流换热系数比常规尺寸高10%-30%;而当断面形状为矩形、三角形、月牙形时,换热系数可增大30%-100% ;
微细通道换热器不依靠增加材料消耗强化换热
所开展的主要研究及关键技术
微细通道换热器应用的技术障碍
有关微细通道内制冷剂凝结与沸腾研究的文献以机理性探讨为主
缺乏换热器设计可靠的计算式,目前研究多基于实验测试
微细通道换热器应用于冷凝器比较简单,国外已进入批量使用
微细通道换热器应用于蒸发器:
各通道间气液两相流的均匀分配问题
结霜及融霜水的排除问题
主要研究内容与关键技术
微细通道管内制冷剂的凝结/沸腾换热及气液两相流动特性研究;
微细通道、铝带管、翅片结构及尺寸对蒸发器、冷凝器传热和流动特性的影响
室内、室外侧换热器在制冷、制热工况切换时制冷剂均匀分配技术研究
蒸发器翅片侧结露/结霜规律、翅片结构形式优化,翅片表面处理技术及除霜控制研究
微细通道冷凝器、蒸发器生产工艺技术的探讨及高效换热器样机的研制
综合考虑微细通道换热器的特殊传热及流动规律的系统设计与优化研究
所开展的主要研究及关键技术
本课题组具有十多年的研究积累,努力解决上述问题
解决了微细通道换热器的设计理论、分流技术、除霜、系统设计、制造工艺等关键技术
采用集流管水平放置的结构方案并得到行业采用
使微细通道换热器应用于蒸发器成为可能
提出流体与壁面间的表面与界面行为—贴壁层模型
获得多项国家发明专利和实用新型专利
一种带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器
发明
CN101738011A
授权
一种空调器/机用风冷换热器的分液结构
发明
ZL2007 1
授权
一种自带分液结构的空调用风冷换热器
发明
申请号:
实审
一种带自分液结构的穿片式微通道换热器
发明
申请号: 
公开
一种空调器用自分液肋片管式换热器
发明
ZL 2007 1
授权
一种微细通道铝带管式热泵型空调机换热器
发明
ZL 2007 1
授权
带自分液结构的空调用风冷换热器
实用新型
ZL 2008 2
授权
带自分液结构的穿片式微通道换热器
实用新型
ZL 2008 2
授权
带自分液结构的微细多通道热泵型空调换热器
实用新型
ZL 2009 2
授权
所开展的