微通道换热器研究进展_钟毅

第39卷,总第225期2021年1月,第1期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.39,Sum.No.225Jan.2021,No.1　多孔微通道流动沸腾换热特性的实验研究张东辉,徐海洋,陈　一,王雷青,曹　薇,吴明发,周志平(江苏科技大学能源与动力工程学院,江苏　镇江　212003)摘　要:本文通过实验的方法对烧结的多孔微通道和铜基微通道的沸腾换热性能和流动不稳定进行研究。

实验工质选用去离子水,采用的铜粉粒径分别为30μm、50μm、90μm,烧结底厚为200μm和400μm。

采取控制变量的方式,研究改变入口温度、铜粉粒径大小、入口流量对多孔微通道和铜基微通道换热性能的影响。

研究表明:多孔微通道最优的厚度粒径比在2~5之间,在此区间的多孔微通道可以提高沸腾传热的性能。

其中厚度粒径比为2和4的多孔微通道的最大换热系数是铜基微通道的换热系数的5倍。

多孔微通道相对于铜基微通道有更好的换热能力,有着较低的壁面温度。

关键词:换热;流动沸腾;两相流;铜基微通道;多孔微通道中图分类号:TK011 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2021)01-0020-06Experimental Study on Flow Boiling Heat Transfer Characteristicsof Porous MicrochannelsZHANG Dong-hui,XU Hai-yang,CHEN Yi,WANG Lei-qing,CAO Wei,WU Ming-fa,ZHOU Zhi-ping (School of Energy and Power Engineering,Jiangsu University of Science andTechnology,Zhenjiang212003,China)Abstract:In this paper,the boiling heat transfer performance and flow instability of sintered porous mi⁃crochannels and copper-based microchannels are studied through experiments.The experimental work⁃ing medium used deionized water,the particle size of the copper powder used was30μm,50μm,90μm,and the thickness of the sintered bottom was200μm and400μm.The method of controlling varia⁃bles was used to study the effect of changing the inlet temperature,copper particle size and inlet flow rate on the heat transfer performance of porous microchannels and copper-based microchannels.Studies have shown that the optimal thickness-to-diameter ratio of porous microchannels is between2~5,and por⁃ous microchannels in this interval can improve boiling heat transfer performance.The maximum heat transfer coefficient of porous microchannels with thickness-to-particle ratios of2and4is5times that of copper-based pared with copper-based microchannels,porous microchannels have better heat transfer capabilities and have lower wall temperatures.Key words:heat transfer;flow boiling;two-phase flow;porous microchannels收稿日期　2019-09-17 修订稿日期　2020-04-20基金项目:江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX19_1701)作者简介:张东辉(1970-),男,博士后,副教授,微尺度两相流换热。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期微通道内气液流动与传质特性的研究进展袁谅1，从海峰1，2，李鑫钢1，2（1 天津大学化工学院，天津 300354；2 天津大学浙江研究院，浙江 宁波 315201）摘要：微化工过程具有高效、安全、节能、体积小和高传热传质率等方面的固有优势，其在气液非均相传质与反应强化领域表现出巨大的发展潜力。

本文系统论述了微通道内气液两相流动与传质特性的研究现状，总结了微通道内气液两相流型及分布情况，从操作条件和微通道设计等方面分析了影响两相流型的关键因素，并讨论了多种因素对传质与过程强化的影响方式，对目前研究的微通道内气液两相的传质模型进行了总结分类。

以气液两相在主要流动通道的流动形态为基准，分类介绍了多种气液两相微反应器的最新研究进展。

文中指出进一步探究微化工过程强化方式以及开发新型气液微通道反应器仍是未来微化工研究的重点发展方向。

关键词：微化工技术；气液流动；传质与反应；过程强化中图分类号：TQ021 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）01-0034-15Research progress on gas-liquid flow and mass transfer characteristicsin microchannelsYUAN Liang 1，CONG Haifeng 1，2，LI Xingang 1，2(1 School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin, 300354, China;2Zhejiang Institute of Tianjin University, Ningbo, Zhejiang, 315201, China)Abstract: Microchemical processes have inherent advantages in efficiency, safety, energy conservation, small size, and high heat and mass transfer rates, and exhibit enormous development potential in the field of gas-liquid heterogeneous mass transfer and reaction enhancement. This article systematically discussed the currentresearch status of gas-liquid two-phase flow and mass transfer characteristics in microchannels, summarized the gas-liquid two-phase flow shape and distribution in microchannels, analyzed the key factors affecting the two-phase flow shape from the aspects of operating conditions and microchannel design, discussed how multiple factors affect mass transfer and process enhancement, and summarized and classified the currently studied gas-liquid two-phase mass transfer models in microchannels. Based on the flow patterns of gas-liquid two-phase flow in the main flow channels, the latest research progress of various gas-liquid two-phase microreactors was classified and introduced. The article points out that further exploration of strengtheningmethods for microchemical processes and the development of new gas-liquid microchannel reactors are still the key development directions for future microchemical research.Keywords: microchemical technology; gas-liquid flow; mass transfer and reaction; process intensification特约评述DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1167收稿日期：2023-07-10；修改稿日期：2023-10-25。

微通道换热器流动和传热特性的研究微通道换热器流动和传热特性的研究杨海明朱魁章张继宇杨萍(中国电子科技集团公司第十六研究所,合肥230043)摘要：通过对微通道换热器流动和传热特性的研究,设计了实验方案并建立了相应的实验装置,结合流动、传热特性的相关准则,得出了雷诺数Re-摩擦系数f,雷诺数Re、普郎特数Pr-努谢尔特数Nu间关系的实验模型,并对该模型进行了分析。

关键词：微通道换热器;流动特性;传热特性;实验模型1引言通道式换热器是利用传热学原理将热量从热流体传给冷流体的,冷热流体分别在固体壁面的两侧流过,热流体的热量以对流和传导的方式传给冷流体。

由于它结构紧凑、体积小、换热效果好,已广泛应用于红外探测、电子设备、生物医疗等工程领域的冷却中。

然而随着现代科技水平的不断发展,被冷却的器件、设备其功能越来越强大,体积和重量越来越小,结构趋于复杂化,散热要求越来越苛刻,迫使采用通道式换热器的制冷器件向小型化、甚至微型化的方向发展,尤其是半导体激光器、T/R收发组件、微电子集成器件等电子仪器、设备对这方面的要求更高,于是微通道换热器(特别是微型节流制冷器MMR)的研制开发已迫切地提到了议事日程上来。

所谓微通道换热器即是采用拉丝或光刻等技术在金属、玻璃等基材上刻出几十至几百微米的细微槽道来构成换热器的壁面,再采用焊接或胶粘等方式形成封闭腔体来进行冷热流体的热交换,达到制冷的目的。

国外对微通道换热特性的研究较多,但主要是进行直线微通道换热器特性的研究,早期关于其流动问题的研究是在微型Joule-Thomson制冷技术中完成的,由美国斯坦福大学利特尔(W.A. Little)教授发明,采用现代半导体光刻加工技术, 在微晶玻璃薄片上刻出几微米到几十微米的细微直线槽道,并采用胶粘技术构成气流的微型换热器、节流元件和蒸发器,从而获得了一种结构新颖的微型平面节流制冷技术以及一定的成果和专利。

目前已经开发成微型制冷器,用于低温电子器件的冷却,产品照片如图3所示。

微通道换热器在制冷空调行业应用进展综述任 能（江森自控楼宇科技设备（无锡）有限公司，无锡 214028） 摘 要 微通道换热器以其高效的换热性能、紧凑的结构及成本上的优势，正逐步应用于商业、家用制冷空调行业，与其相关的研究受到行业的越来越多关注， 成为相关领域的一个研究热点。

分析了微通道换热器优势及其应用于制冷空调行业所产 生的效益；指出了当前微通道换热器应用于制冷空调行业存在的问题，包括可靠性和换热性能；介绍了在提高微通道换热器 性能上所采取的措施及其发展趋势。

关键词 微通道换热器 制冷空调 换热性能 可靠性 中文分类号：T657.5 中文标识码：AA REVIEW OF DEVELOPMENT OF MICRO-CHANNEL HEAT EXCHANGER APPLIED IN HVAC&R FIELDRen Neng (Johuson Coutrols Building Efficiency fechnology(Wuxi)Co., Ltd., Wuxi 214028)Abstract Micro-channel heat exchange(MCHX) has been increasingly applied in HVAC&R field due to itscharacterized as high efficiently heat transfer performance, compact form and price advantage, and it has become a hot point of HVAC&R field and its related field. This paper firstly analyzed the advantages of MCHX applied in HVAC&R field, then the problems that related the application and fabrication of MCHX were pointed out, including reliability and heat transfer performance; finally, the related technique on enhancing MCHX’s performance and its development trend were described briefly. Keywords Micro-channel heat exchanger (MCHX) HVAC&R Heat transfer performance Reliability0 前言对于制冷空调行业而言，如何提供一个稳定可 靠， 高能效的产品是该领域一直以来的一大命题[1]。

微通道换热器在空调应用中的现状探究作者：郑立新来源：《科学与技术》 2019年第4期■郑立新摘要：在全球气候变化的背景下，空调已经成为人们日常生活的必备用品，而微通道换热器在空调方面的应用课题更是越来越受到业内人士的重视。

本文首先介绍了微通道换热器的技术特点，然后对微通道换热器在空调领域的应用优势进行了详细的阐述，最后对当下微通道换热器在空调领域的应用现状进行了问题分析并提出了建议，旨在为微通道换热器的研究提供新的思路。

关键词：微通道；换热器；空调一、微通道换热器的技术特点微通道换热器因其微尺度传热的技术优势在我国电子领域得到了越多越广泛的应用，与早期的换热器相比较，当下的微通道换热器使用起来更加方便且能够产生良好的传热效果。

通常情况下，微通道换热器包括芯片和工业两种，前者的结构形式较为突出，后者所采用的材料较为特殊。

目前，芯片微通道换热器主要采用平板错流式结构，通过应用激光法和热压法等技术来实现换热功能，而工业微通道换热器所采用的材料为铝，通过电镀技术来实现制冷空调的换热功能。

由此可见，微通道换热器的用途不同，所采用的制造材料和加工技术都存在较大差异。

二、微通道换热器在空调应用中的先进性（一）换热效果较高微通道换热器之所以在空调领域得到了较为广泛的应用，其最重要的原因之一是微通道换热器具有远高于早期换热器的高效率。

微通道换热器得益于其自身较为特殊的结构，使其内部单位体积流体的接触面积大增，从而大幅度提高了微通道换热器整体的换热效率，同时，微通道的边界层较厚，大幅度降低了换热器的热阻能力，这一独特的内部结构在很大程度上提升了微通道换热器的传热系数。

由此可见，微通道换热器的换热效率远远高于早期的换热器，使其在空调领域范围内应用的效果更好。

（二）承压能力好微通道换热器的制造工艺是传统的焊接技术，再加上其自身零件的体积都进行了微型处理，因此，其整体结构相对较为集中，与早期的换热器相比具有所占空间较少的特点。

微通道液冷冷板技术研究进展【摘要】微通道液冷冷板由于其优良的散热能力，在大功率高密度电子设备中有广泛的应用前景。

本文介绍了国内外微通道液冷冷板技术的研究现状，包括微通道传热的理论研究、冷板形状优化、微通道冷板加工工艺三方面的内容，并对微通道液冷冷板技术的发展前景做了展望。

【关键词】微通道；液冷冷板；电子散热0 引言当前，超高速集成电路不断发展，电子设备的功率密度快速提高，因此必须选择合适的散热方式。

根据设备的允许温升和热流密度确定冷却方式的选择图谱如图1示，可见当温升为60℃，芯片热流密度超过5W/cm2，强迫风冷已接近工作极限，而液冷技术比空气冷却效率高出100～2000倍[1]，在众多液冷方式中，液冷冷板目前研究的最为深入。

研究表明[2]，微通道液冷板比普通冷板散热能力更强，国列冷外已经有商用的微通道冷板，如美国Thermacore公司的微通道冷板散热能力超过200W，热流密度大于250 W/cm2。

1 微通道冷板简介微通道冷板通常指当量直径在10～1000μm的冷板，其换热能力可以达到普通冷板的4倍以上甚至更高[2]。

微通道冷板的结构原理如图1所示。

图1 微通道冷板结构原理图微通道冷板的主要特点是：（1）结构简单：截面主要采用矩形、三角形、圆形肋片结构，采用精密机械加工或MEMS技术进行加工；（2）体积小：可以直接作用于毫米级尺寸的热源位置；（3）高换热效率：微通道冷板由于通道的尺寸效应，热阻很小，换热效率非常高。

与传统的散热方式相比，微通道冷板技术具有极大的优势，可广泛应用于各种高密度的电子设备冷却，因此成为国内外学者的研究重点。

2 微通道传热的理论研究自1981年Tuckerman和Pease提出微通道传热之后，许多学者开始对微通道传热进行理论和实验研究。

其中关于微通道的流动和换热过程是否还能由N-S 方程和导热方程来描述，一直是争议的焦点之一。

近年来，越来越多的研究证实了微米量级微通道内液体单相层流状态下的传热换热现象与宏观下的现象近似。

2024年空调微通道换热器市场发展现状引言空调微通道换热器是一种高效的热交换设备，在空调系统中起到关键作用。

本文将对空调微通道换热器市场的发展现状进行详细分析。

1. 市场概况空调行业是一个快速发展的行业，随着人们对舒适生活要求的增加，空调市场需求不断增长。

空调微通道换热器作为空调系统中的重要组件，其市场也随之发展。

2. 市场驱动因素2.1 技术创新空调微通道换热器市场的发展受到技术创新的推动。

随着科技的进步，新材料和新工艺的应用不断被引入到微通道换热器的制造中，提高了换热效率和耐腐蚀性能。

2.2 节能环保政策的推动节能环保已成为全球的共识，各国纷纷出台相关政策以减少能源消耗和减少对环境的污染。

空调微通道换热器具有高效节能的特点，得到了政府的支持和鼓励，推动了市场的发展。

2.3 经济发展经济的快速发展带来了人们收入水平的提高以及中产阶级的兴起，导致人们对舒适生活的需求增加。

这进一步推动了空调微通道换热器市场的发展，因为这种换热器能够提供更加舒适和恒温的室内环境。

3. 市场挑战3.1 市场竞争激烈空调微通道换热器市场竞争激烈，存在着很多的制造商和品牌。

这导致市场价格竞争激烈，利润空间较小。

3.2 技术难题空调微通道换热器的制造需要涉及到多个工序和复杂的技术要求，制造成本较高。

同时，微通道换热器的设计也需要满足高效换热和结构紧凑的要求，对技术水平提出了较高要求。

3.3 市场需求变化随着人们对生活品质要求的提高，对空调微通道换热器的性能和功能需求也在不断变化。

市场需求变化较快，制造商需要不断创新来满足市场需求，否则将被市场淘汰。

4. 市场前景展望尽管空调微通道换热器市场面临着一些挑战，但是随着技术的不断发展和市场需求的增加，市场前景依然广阔。

4.1 技术创新带来机遇随着新材料和新工艺的应用，空调微通道换热器的性能将得到进一步提升。

例如，使用纳米材料可以提高换热器的换热效率，使用表面改性技术可以提高其耐腐蚀性能。

微通道换热器中制冷剂分流均匀性的研究进展杨葛东;王磊;汪俊勇;何国军【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】全铝微通道换热器因其高效、低成本等优势而逐渐应用到制冷空调产品上，目前常采用集管竖直扁管水平和集管水平扁管竖直两种布置形式，不同布置形式的换热器中制冷剂分流现象有所不同，各影响因素对分流均匀性的影响程度也有所变化。

本文对近年来国内外关于微通道换热器中制冷剂分流均匀性的研究文献进行总结，概述了集管竖直扁管水平和集管水平扁管竖直两种不同布置形式时的制冷剂分流特点及各影响因素对分流均匀性影响。

本文能够为微通道换热器的分流优化提供设计参考，有助于分流不均问题的解决并进一步提高换热性能。

【总页数】7页(P29-35)【作者】杨葛东;王磊;汪俊勇;何国军【作者单位】珠海格力电器股份有限公司，珠海519070;珠海格力电器股份有限公司，珠海519070;珠海格力电器股份有限公司，珠海519070;珠海格力电器股份有限公司，珠海519070【正文语种】中文【中图分类】TK172【相关文献】1.新一代LGWP制冷剂在固定式制冷空调系统中的研究进展 [J], Mark W. Spatz;Samuel Yana Motta;Elizabet Vera Becerra;曹霞2.纳米技术在制冷剂水合物生长特性中的研究进展 [J], 李刚;刘道平;谢应明;钟栋梁3.增益发生器中多孔管分流均匀性的数值计算 [J], 傅玉婷;王杰4.氨水吸收式制冷系统中制冷剂提纯的研究进展 [J], 孔丁峰;柳建华5.提高制冷剂分流均匀性的分配器连接管结构设计 [J], 刘璐;刘艳涛;詹飞龙;丁国良;郜哲明;许学飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

微通道换热器扁管与集流管焊接关键⼯艺改进-2019年⽂档微通道换热器扁管与集流管焊接关键⼯艺改进Key process improvement for welding between flat tube and manifold of microchannel heat exchangerYin Xuntong， Duan Yujian（Zhejiang DunAn Thermal Technology Co.，Ltd. Zhuji 311835， China）： Through research on the process of furnace brazing between flat tube and manifold of microchannel heat exchanger，based on the related theoretical knowledge and experimental data， the existing structure of flat tube groove is improved. The improved flat tube groove structure is adopted， the welding quality is improved significantly，the flat tube is hardly close to one side of flat tube groove， so the defects of weld tail are greatly reduced，and the average defect rate decreased from 20% to：percentage of weld defects in the middle section not more than 2%， percentage of weld defects in the fixed section not more than 5%. thus a good weld formation is achieved，and the risk of leakage is reduced，the welding quality is guaranteed.In addition， on the basis of the welding experiment， the causes of welding defects and improvement mechanism are analyzed.0 前⾔S着制冷⾏业的快速发展，微通道换热器与传统换热器相⽐不仅扩⼤了单位体积上的换热⾯积，⽽且在流动过程中，显著提⾼了传热效率。

拓扑优化在微通道散热器设计中的革新应用随着电子设备集成度的日益提高，散热问题成为了制约其性能提升的关键因素。

微通道散热器因其高效的热传导特性，被广泛研究并应用于电子冷却领域。

传统的散热器设计往往局限于直观和经验，难以达到最优的热流分布和压力损失平衡。

近年来，拓扑优化技术以其独特的材料分布策略，为微通道散热器设计提供了新的解决方案。

拓扑优化技术的创新应用拓扑优化，一种计算密集型的结构设计方法，通过智能化的材料分布，实现特定性能目标的最优化。

在微通道散热器设计中，拓扑优化能够突破传统设计的局限，通过调整流体通道的结构，达到更优的热流分布和更低的压力损失。

这种方法不仅能够提升散热器的整体性能，还能为散热器设计提供更多的创新空间。

微通道散热器的新型设计在最新的研究中，科研人员提出了一种新型的微通道散热器设计，该设计采用了弧形设计域的拓扑优化方法。

弧形设计域的使用，旨在实现流场分布的均匀性，减少流速在散热器内部的不均匀分布，从而提高热交换效率。

通过双目标优化函数的选取，研究人员成功设计了两种微通道模型，M1和M2。

M1模型旨在实现最小的平均温和流体耗散，而M2模型则专注于实现最小的温差和流体耗散。

数值模拟与实验验证为了验证新型微通道散热器的性能，研究人员进行了详细的数值模拟分析。

通过与直通道散热器M3的对比，新型设计在温度差异和压力损失方面均展现出显著的优势。

M1和M2的温度差异分别比M3降低了31.6%和42.48%，压力损失也分别降低了22.7%和30.9%。

此外，M1的努塞尔数比M3提高了34.43%，显示出更强的对流换热能力。

为了进一步验证数值模拟的准确性，研究人员还进行了实验测试。

实验结果显示，模拟结果与实验数据吻合良好，验证了新型微通道散热器设计的高效性和可靠性。

微通道散热器的未来展望新型微通道散热器的设计不仅在理论上展现了其优越性，更在实际应用中显示出巨大的潜力。

随着电子设备对散热性能要求的不断提高，拓扑优化技术在微通道散热器设计中的应用将越来越广泛。