一種翅片型換熱單元及含有該單元的換熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于熱交換器技術領域，具體地說涉及一種翅片型換熱單元及含有該換熱單元的微通道換熱器。
【背景技術】
[0002]隨著微型機械電子系統(tǒng)和微型化學機械系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)換熱器已經(jīng)不能滿足微型機械系統(tǒng)需要小巧便攜，能夠靈活移動的要求，換熱器的微型化成為了必然趨勢；微孔道換熱器由于重量輕，占地面積小，近幾年得到了極大的關注，并逐漸在電子發(fā)熱元件、小型燃氣輪機、汽車空調(diào)和家用空調(diào)行業(yè)得到廣泛應用。
[0003]微通道換熱器是指流動通道的當量直徑在0.1-1mm范圍內(nèi)的換熱器，由于通道尺度微小，面積體積比更大，表面作用更強，從而使流體的傳熱傳質(zhì)效率顯著提高，可比傳統(tǒng)換熱器的效率高2-3個數(shù)量級，并且具有結(jié)構緊湊、質(zhì)量小、運行安全可靠等特點，可以有效縮減空調(diào)等機械設備的體積和重量，并減小了制冷劑的填充量。
[0004]現(xiàn)有技術中，銅管鋁翅片換熱器是一種傳統(tǒng)的微通道換熱器，其由集流管、銅管和百葉窗狀翅片組成，通過管內(nèi)的介質(zhì)與通過翅片的空氣進行換熱，但是這種換熱器具有換熱性能較差、重量較大且制作成本較高的缺點；為解決上述技術問題，研宄人員開發(fā)了一種全鋁微通道平行流換熱器，全鋁微通道平行流換熱器由鋁扁平管和具有一定外形的鋁翅片固定連接而成，如中國專利文獻CN103148718A公開的一種微通道熱交換器，包括集流管、與集流管固定連接的若干扁管以及經(jīng)過表面處理且與扁管固定的翅片，這種微通道熱交換器換熱性能較好，成本較低且質(zhì)量輕。
[0005]但是上述專利文獻中的微通道換熱器中翅片設置于扁管的間隙中，扁管對進入換熱器的空氣有一定阻礙，影響換熱效率；同時由于鋁材強度小、質(zhì)地較軟，容易變形，扁管內(nèi)的流體在高壓下易發(fā)生泄漏，因此無法用于高壓制冷系統(tǒng)。
[0006]另外，無論是銅管鋁翅片換熱器還是全鋁微通道平行流換熱器，換熱體積都比較龐大，由于現(xiàn)有制造工藝的限制，無法做成占據(jù)空間面積更小的扁平緊湊型換熱器，從而導致風冷空調(diào)等換熱系統(tǒng)占地面積過大，難于滿足機械工程領域?qū)ξ⑿突瘬Q熱設備的需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為此，本實用新型所要解決的第一個技術問題在于現(xiàn)有技術中微通道換熱器翅片設置于扁管的間隙中，換熱效率受到影響；
[0008]本實用新型所要解決的另一個技術問題在于，現(xiàn)有技術中微通道換熱器占據(jù)空間面積較大，全鋁材質(zhì)強度小、質(zhì)地較軟，容易變形，無法用于高壓換熱系統(tǒng)，從而提出一種換熱效率高、翅片間距可以精確控制的翅片型換熱單元及制作該翅片型換熱單元的方法，還提出了一種所占面積較小、質(zhì)地堅固的扁平緊湊型微通道換熱器。
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為:
[0010]本實用新型提供了一種翅片型換熱單元，包括至少一層隔層板、以及層疊設置在所述隔層板的上表面和/或下表面的翅片層，所述翅片層包括兩端板，以及處于兩所述端板之間的若干成排相間設置的翅片條，相鄰兩所述翅片條之間，以及首、尾兩所述翅片條與其對應的端板之間形成第一介質(zhì)流通通道。
[0011]在本實用新型的翅片型換熱單元中，所述隔層板兩端分別成型有第一通孔，兩所述端板上成型有與所述第一通孔相通的第二通孔。
[0012]在本實用新型的翅片型換熱單元中，所述翅片層由兩層分翅片層或兩層以上的分翅片通過原子擴散焊接形成。
[0013]在本實用新型的翅片型換熱單元中，所述翅片層與所述隔層板之間通過原子擴散焊接。
[0014]在本實用新型的翅片型換熱單元中，所述翅片條成型為矩形條，所述翅片條的兩端端部處倒角設置。
[0015]在本實用新型的翅片型換熱單元中，所述倒角設置為30° -60°。
[0016]本實用新型還提供了一種微通道換熱器，包括若干流體換熱單元，所述流體換熱單元上成型有供第二介質(zhì)流通的第二介質(zhì)流通通道，還包括所述的翅片型換熱單元，所述流體換熱單元與所述翅片型換熱單元交錯層疊設置。
[0017]本實用新型的微通道換熱器中，所述流體換熱單元的兩端成型有與所述翅片型換熱單元上同側(cè)的所述第一通孔或所述第二通孔對齊相通的第三通孔，且其中一端的所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔構成進液通道，另一端的所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔構成出液通道，且所述進液通道、所述出液通道分別與所述第二介質(zhì)流通通道的進口、出口連通。
[0018]本實用新型的微通道換熱器中，所述流體換熱單元由兩塊板體對接而成，所述板體的對接面上分別成型有若干半槽，所述第二介質(zhì)流體通道為布置于所述半槽中以線性陣列形式分布的橫截面為圓形、菱形、眉形或矩形中一種的支柱之間的間隙形成的流道。
[0019]本實用新型的微通道換熱器中，所述半槽通過蝕刻形成在所述板體上，且兩所述板體之間通過原子擴散焊對接。
[0020]本實用新型的微通道換熱器中，兩所述板體間靠近所述第三通孔的位置設置有以圓周陣列形式分布的橫截面形狀為圓形、菱形或眉形中一種的支撐柱。
[0021]本實用新型的微通道換熱器中，所述第二介質(zhì)流體通道的水力直徑為d，且O < d< 0.6mm。
[0022]本實用新型的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
[0023](I)本實用新型所述的翅片型換熱單元，翅片層設置于隔板層的上表面和/或下表面，其中，翅片層包括處于兩端板之間的若干成排相間設置的翅片條，相鄰兩所述翅片條之間，以及首、尾兩所述翅片條與其對應的端板之間形成第一介質(zhì)流通通道，所述第一介質(zhì)流通通道中，空氣流通通暢，進出空氣的量較大，提高了換熱效率。
[0024](2)本實用新型所述的翅片型換熱單元，翅片層由兩層分翅片層或兩層以上的分翅片層通過原子擴散焊焊接形成，為使風側(cè)通道達到所需的水力直徑，而翅片層厚度較大時，難于直接成型為翅片條，超過了原材料加工的限制，因此采用兩層或兩層以上的分翅片層通過原子擴散焊接的方式制作而成；進一步地，翅片層與隔板層間也通過原子擴散焊接形成；此種方法無焊料，排除了接觸熱阻影響所述翅片層的換熱性能，并且，焊接的分翅片層連接處質(zhì)量好且變形小，不會影響第一介質(zhì)流通通道間的空氣流通。
[0025](3)本實用新型所述的翅片型換熱單元，翅片條成型為矩形條，所述翅片條的兩端端部處倒角設置，倒角的設置可以減小翅片條對空氣的流動阻力，增大空氣的流通量，從而進一步提尚換熱效率。
[0026](4)本實用新型所述的制作所述翅片型換熱單元的方法，將翅片板通過蝕刻或沖壓形成兩端板以及處于兩所述端板之間的翅片條鏈，然后分別將端板和翅片條鏈連接在隔層板上，最后將翅片條鏈兩端的連接筋整體線切除，露出第一介質(zhì)流通通道的兩端端部；這種方法可以直接成型整片翅片條鏈，制作工藝簡單，得到的翅片條尺寸及翅片條間的間距均可保證很小，且能精確控制，非常適于制作微型換熱裝置。
[0027](5)本實用新型所述的微通道換熱器，由流體換熱單元與翅片型換熱單元交錯層疊設置而成，翅片型換熱單元中的流動空氣與流體換熱單元中的流體可以充分交換熱量，換熱效率高，并且可以根據(jù)實際需求采用不同數(shù)量的換熱單元與翅片型換熱單元制作成為不同換熱量的換熱器，操作靈活簡便。
[0028](6)本實用新型所述的微通道換熱器，流體換熱單元由兩塊板體對接而成，所述板體的對接面上分別成型有若干半槽，第二介質(zhì)流體通道為布置于所述半槽中以線性陣列形式分布的支柱之間的間隙形成的流道，這種流體通道形式可以延長流體在其中流動的時間，增強換熱效果；所述第二介質(zhì)流體通道尺寸微小，水力直徑可小于0.6mm，這種尺寸更小的微通道面積體積比更大，表面作用更強，使其中的流體傳熱效率大幅提高。
[0029](7)本實用新型所述的微通道換熱器，流體換熱單元中，兩板體間靠近第三通孔的位置設置有以圓周陣列形式分布的支撐柱，所述支撐柱一方面可以在流體進入第二介質(zhì)流體通道時起到擾流的作用，增強流體換熱單元的換熱能力，另一方面可以在兩板體焊接過程中起到支撐承壓作用。
【附圖說明】
[0030]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0031]圖1是本實用新型所述的翅片型換熱單元的結(jié)構示意圖；
[0032]圖2是本實用新型所述的翅片型換熱單元成型切割示意圖；
[0033]圖3是本實用新型所述的微通道換熱器的結(jié)構示意圖；
[0034]圖4是圖3的局部放大圖；
[0035]圖5是本實用新型所述的流體換熱單元的結(jié)構示意圖；
[0036]圖6是本實用新型所述的流體換熱單元的局部放大圖。
[0037]圖中附圖標記表示為:1-翅片型換熱單元；2_流體換熱單元；3-進口集流管；4-出口集流管；5_邊板；6_切割線；11_隔層板；12_端板；13_翅片條；14_第二通孔；21-第三通孔；22_板體；23_半槽；24_支撐柱。
【具體實施方式】
[0038]以下將結(jié)合附圖，使用以下實施方式對本實用新型進行進一步闡述。
[0039]本實施例提供一種翅片型換熱單元1，如圖1所示，其包括三層隔層板11、以及四層穿插在三層隔層板11之間，與隔層板層疊連接的翅片層。當然在其他實施例中，隔層板11與翅片層的層數(shù)可以根據(jù)需要設置。所述翅片層包括兩端板12，以及處于兩所述端板12之間的若干成排相間設置的翅片條13，相鄰兩所述翅片條13之間，以及首、尾兩所述翅片條13與其對應的端板12之間形成第一介質(zhì)流通通道，所述翅片層與所述隔層板11之間通過原子擴散焊接，隔層板11的設置能夠增大散熱面積，條狀的翅片條結(jié)構簡單，相對于現(xiàn)有技術中的尖波浪狀的翅片更容易制造，本實施例中，所述第一介質(zhì)流通通道的設置，使得通過其中的空氣流通通暢，