試論家用空調(diào)器上微通道換熱器的應(yīng)用

喬本閣

摘 要：隨著現(xiàn)代人們環(huán)保意識(shí)的增長(zhǎng)，空調(diào)器中多采用天然制冷器取代傳統(tǒng)的R22制冷器，從而減少對(duì)環(huán)境的污染。微通道換熱器具有體積小且可回收利用的優(yōu)勢(shì)，并且從其換熱效應(yīng)上來(lái)看，具有較高的使用性能。家用空調(diào)器采用微通道換熱器，有助于提升家用空調(diào)器的使用性能，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。因此，文章主要針對(duì)家用空調(diào)器上微通道換熱器的應(yīng)用展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：家用空調(diào)器；微通道換熱器；換熱功能

微通道換熱器由于通道截面小，通過(guò)小面積下流體的冷卻原理，增強(qiáng)了通道內(nèi)的換熱效能，具有單位體積內(nèi)換熱效應(yīng)好、熱阻低、質(zhì)量輕且流體小的特點(diǎn)，目前以及被廣泛應(yīng)用于紅外探測(cè)、電子設(shè)備、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，尤其是空調(diào)制造[1]。空調(diào)作為一種調(diào)節(jié)溫度的設(shè)備，其基本功能就是換熱功能。微通道換熱器解決了傳統(tǒng)工業(yè)制冷、家用空調(diào)和汽車(chē)空調(diào)的換熱效率，同時(shí)有助于減少排放，提高環(huán)保效果。

一、微通道換熱器的發(fā)展歷史

微通道換熱器的研發(fā)主要是為了解決1980年的高密度電子器件的散熱問(wèn)題以及1990年微電子機(jī)械系統(tǒng)的冷卻問(wèn)題[2]。1981年學(xué)者塔克曼和皮克斯首次發(fā)表關(guān)于微通道換熱器概念，1985年學(xué)者絲威夫、米格勒以及韋斯萊首次研發(fā)出能夠用于流體交換的微通道換熱器。并且隨著微制造技術(shù)的不斷發(fā)展，目前市場(chǎng)中能夠制造出直徑僅有10um的微通道換熱器[3]。2001年，塔姆等學(xué)者提出了微熱管冷卻系統(tǒng)的概念，該系統(tǒng)實(shí)際上就是微散熱系統(tǒng)，主要是由電子動(dòng)力泵、微冷凝器以及微熱管組成[4]。若使用冷凝系統(tǒng)取代冷凝器，有助于提高冷卻的主動(dòng)性，從而避免高密度電子器件散熱不及時(shí)造成的損毀。

在家用空調(diào)中，當(dāng)通道直徑低于3mm時(shí)，氣液的兩相流動(dòng)與傳熱規(guī)律將高于常規(guī)尺寸的傳熱器，通道直徑越小，傳熱效果越好[5]。當(dāng)通道直徑為0.5～1mm時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)能夠得到顯著提升，將微通道換熱器應(yīng)用于家用空調(diào)器，并適當(dāng)轉(zhuǎn)變空調(diào)結(jié)構(gòu)，有助于提高傳熱器的傳熱效能，從而節(jié)約電能。與一般的換熱器相比，微通道換熱器的效率要高出20～30%。目前世界知名換熱器生產(chǎn)廠(chǎng)商以及將微通道換熱器推廣至家用空調(diào)器的制造中，有助于提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而我國(guó)許多空調(diào)生產(chǎn)商也緊隨其后，已經(jīng)自主開(kāi)發(fā)了多種家用空調(diào)型微通道換熱器。

二、微通道換熱器的類(lèi)型

微通道換熱器在目前使用中常用的家用空調(diào)中都有廣泛應(yīng)用，而其中的微通道換熱器可以根據(jù)其大小分為微型微通道換熱器和大尺寸微通道換熱器。

1.微型微通道換熱器

微型微通道換熱器主要是為了滿(mǎn)足節(jié)能需求而設(shè)計(jì)的一種高效、輕巧且結(jié)構(gòu)緊湊的患兒其，其主要分類(lèi)有平板錯(cuò)流式換熱器、燒結(jié)網(wǎng)式多孔換熱器。微型微通道換熱器主要使用的材料為聚甲基丙烯酸甲酯、鎳、銅、不銹鋼、陶瓷以及鋁等，使用鎳材質(zhì)的微通道換熱器，單位體積傳熱效能是傳統(tǒng)聚合材料換熱器的6倍，且單位質(zhì)量傳熱效能是聚合材料的2倍。銅材料具有較好的擴(kuò)展性，能夠制成直徑小且光滑的通道，并且能夠精準(zhǔn)的控制通道尺寸和厚度，達(dá)到微米級(jí)水準(zhǔn)，其傳熱系數(shù)是傳統(tǒng)換熱器的20多倍[6]。若使用硅、鋁等材料，能夠制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的換熱器，并且通過(guò)異相蝕刻過(guò)程制成換熱器，例如通過(guò)夾層及堆砌技術(shù)能夠最早不同型號(hào)的換熱器。隨著加工技術(shù)的不斷發(fā)展，加工精度不斷提升，目前市面中能夠制作出精度為10um的微型微通道換熱器。

2.大尺寸微通道換熱器

大尺寸微通道換熱器主要應(yīng)用于汽車(chē)空調(diào)和家用空調(diào)中，其主要類(lèi)型有平行流管式換熱器和三維錯(cuò)流式換熱器。由于該類(lèi)型換熱器的尺寸一般較大，因此被稱(chēng)為大尺寸微通道換熱器。大尺寸微通道的制作與一般微通道的制作方法不同，大尺寸微通道的加工技術(shù)更加復(fù)雜。

三、家用空調(diào)器上微通道換熱器的應(yīng)用

微通道換熱器主要是由集流管、多通道扁管以及百葉窗翅片等組成，由于尺寸較小，面積體積比較大，表面作用較強(qiáng)同時(shí)造成的傳熱效果也更強(qiáng)，是常規(guī)尺寸的2～3倍，當(dāng)通道直徑小于3，，時(shí)，通道的換熱性能顯著提升。該設(shè)備目前被廣泛應(yīng)用于家用空調(diào)、中央空調(diào)以及冷凍庫(kù)中。微通道換熱器與傳統(tǒng)管翅式換熱器相比，其效能和社會(huì)效益更高，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，同時(shí)生產(chǎn)成本耕地?；谖⑼ǖ罁Q熱器的優(yōu)勢(shì)，許多國(guó)家的空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)更是在幾年前就生產(chǎn)了微通道換熱器制造的空調(diào)器，LG、開(kāi)利等知名家電企業(yè)已經(jīng)采用平流冷凝器作為家用空調(diào)的制造方向，并且已經(jīng)批量生產(chǎn)。而在國(guó)內(nèi)，許多知名家電企業(yè)如海爾、TCL對(duì)微通道換熱器產(chǎn)品展開(kāi)了一系列研發(fā)。

微通道換熱器在家用空調(diào)中的應(yīng)用提高了其整體性能。冷凝效應(yīng)的提高以及壓降降低，能夠有效縮小冷凝器的體積。有學(xué)者指出，采用平流換熱器期待傳統(tǒng)的圓管冷凝器，能夠有效節(jié)省材料使用量，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)降低了空氣側(cè)壓。目前采用平流換熱器的家用空調(diào)，其體積是一般空調(diào)的一半，且制冷劑使用效率提升了20%，為節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)，有助于提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。微通道換熱器的排氣溫度、換熱效應(yīng)和換熱耗能等指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)管翅式換熱器，且迎風(fēng)面積僅為管翅式換熱器的70%，能效能夠有效提升4%，冷媒灌注量得到有效下降，且重量減輕超過(guò)40%。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于微通道換熱器是由換熱器研發(fā)企業(yè)生產(chǎn)的，需要通過(guò)有效的設(shè)計(jì)方法，與空調(diào)生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行合作，開(kāi)發(fā)出更高性能的微通道換熱器。同時(shí)，微通道換熱器具有一定的復(fù)雜性，導(dǎo)致加工費(fèi)用遠(yuǎn)高于其材料費(fèi)用，多要想在家用空調(diào)中推廣使用，需要優(yōu)化其加工工藝，從而降低加工成本。

結(jié)束語(yǔ)

微通道換熱器與一般的換熱器相比，不但體積小、換熱效率高，同時(shí)可使用的材料多，能夠降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。隨著微通道換熱器在家用空調(diào)器中的應(yīng)用不斷成熟，其在家用空調(diào)中的應(yīng)用將成為一種優(yōu)化潮流。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃茂科.淺談微通道換熱器在R290家用空調(diào)器中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，23（8）：96-97.

[4]譚易君，莊嶸，涂小蘋(píng)等.R290微通道冷凝器性能優(yōu)化及其充注量分析[J].制冷與空調(diào)，2015，13（3）：97-100.

[5]蘇建民，王隨林，李俊明等.微細(xì)通道蒸發(fā)器空氣側(cè)對(duì)流傳熱傳質(zhì)研究[J].建筑節(jié)能，2015，35（9）：6-8.

[6]張會(huì)勇，李俊明，王補(bǔ)宣等.微通道換熱器在家用空調(diào)中的應(yīng)用[J].暖通空調(diào)，2016，39（9）：80-85.