緊湊式換熱器PPT.ppt

1、緊湊式換熱器,汽車空調(diào)換熱器,演講人: 趙曉剛,Page 2,目錄,車用換熱器的發(fā)展歷史,01,緊湊式換熱器的分類,02,微通道換熱器的發(fā)展歷史,04,微通道換熱器的特點(diǎn),05,微通道換熱器的應(yīng)用,06,緊湊式換熱器的應(yīng)用,03,Page 3,車用換熱器的發(fā)展歷史,自從1927年世界上第一臺(tái)汽車空調(diào)器的誕生,汽車空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展至今己經(jīng)歷四代,即單純供熱系統(tǒng)、冷暖合一系統(tǒng)、自動(dòng)控溫系統(tǒng)、微機(jī)控制空調(diào)系統(tǒng)。汽車空調(diào)換熱器的換熱和阻力性能直接影響整體空調(diào)系統(tǒng)的性能,同時(shí)由于其體積直接決定整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的體積,因此,換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)不但能夠有效提高空調(diào)性能,而且還能提高整車裝配的緊湊性,這對(duì)于汽車的設(shè)計(jì)具

2、有重要意義。,Page 4,車用換熱器的發(fā)展歷史,汽車空調(diào)換熱器按照不同的結(jié)構(gòu)可分為:管片式換熱器、管帶式換熱器、平行流式換熱器、層疊式換熱器。 早期汽車空調(diào)的冷凝器和蒸發(fā)器一般均為管片式(又稱套片管、翅片管)結(jié)構(gòu)。 上世紀(jì)80年代末90年代初,管帶式結(jié)構(gòu)逐漸成熟并開(kāi)始取代管片式結(jié)構(gòu)。這種當(dāng)時(shí)的新型換熱器結(jié)構(gòu)具有良好的換熱性能,并且相對(duì)于管片式結(jié)構(gòu)其換熱量的提升幅度大于阻力的提升幅度。在90年代中期,汽車空調(diào)的冷凝器和蒸發(fā)器廣泛采用這種結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)在，隨著汽車空調(diào)系統(tǒng)全面采用替代工質(zhì)，冷凝器采用的平行流結(jié)構(gòu)和蒸發(fā)器采用的層疊式結(jié)構(gòu),這兩種結(jié)構(gòu)的換熱器具有相對(duì)良好的性能,被引入汽車空調(diào)系統(tǒng)。,Pa

3、ge 5,緊湊式換熱器的分類,車用空調(diào)換熱器,緊湊式換熱器,管片式,管帶式,平行流式,微通道（氣體冷卻）式,層疊式,Page 6,緊湊式換熱器的分類,管片式換熱器 管片式結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),它是由銅管套上鋁翅片組成,經(jīng)脹管工藝使得鋁翅片與銅管緊密接觸。,Page 7,緊湊式換熱器的分類,管帶式換熱器 管帶式結(jié)構(gòu)的管子是由一條連續(xù)的鋁合金材料經(jīng)擠壓而成的多孔通道扁管,然后將其機(jī)械彎曲成等間距的蛇形管,同時(shí)把帶狀鋁箔(翅片)沖壓開(kāi)縫,加入管子中間,施加一定的壓力,最后將翅片與管整體釬焊,這是一種永久性的聯(lián)結(jié)方式。,Page 8,緊湊式換熱器的分類,平行流式換熱器 平行流式換熱器的結(jié)構(gòu)形式是在管帶式

4、冷凝器的基礎(chǔ)上通過(guò)變制冷劑單路進(jìn)出或雙路并串聯(lián)為多流程進(jìn)出設(shè)計(jì)而成。它同樣采用扁管擠壓技術(shù)、百葉窗翅片成型技術(shù)和真空焊接技術(shù)。,Page 9,緊湊式換熱器的分類,層疊式換熱器 層疊式蒸發(fā)器繼承了管片式和管帶式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn),是一種流道為U形的板式換熱器,沖壓成型的流路板兩兩焊接,構(gòu)成制冷劑流道。,Page 10,緊湊式換熱器的分類,微通道（氣體冷卻式）換熱器 為適應(yīng)工作在CO2的跨臨界區(qū)的高壓，采用微通道（直徑為0.010.2mm），在翅片側(cè)開(kāi)百葉窗以強(qiáng)化空氣側(cè)傳熱,制冷劑流程采用平行流方式布置,這種緊湊的結(jié)構(gòu)有效地提高了單位體積的換熱量。,Page 11,微通道換熱器的發(fā)展歷史,微通道

5、換熱器的工程背景來(lái)源于上個(gè)世紀(jì)80年代高密度電子器件的冷卻和90年代出現(xiàn)的微電子機(jī)械系統(tǒng)的傳熱問(wèn)題。 換熱器工質(zhì)通過(guò)的水力學(xué)直徑從管片式的1050mm,板式的310mm,不斷發(fā)展到小通道的0.62mm,微通道的10600m,這既是現(xiàn)代微電子機(jī)械快速發(fā)展對(duì)傳熱的現(xiàn)實(shí)需求,也是微通道具有的優(yōu)良傳熱特性使然。微通道技術(shù)同時(shí)觸發(fā)了傳統(tǒng)工業(yè)制冷、汽車空調(diào)、家用空調(diào)等領(lǐng)域提高效率、降低排放的技術(shù)革新。,Page 12,微通道換熱器的發(fā)展歷史,1981年,Tuckerman和Pease提出了微通道散熱器的概念; 1985年,Swife,Migliori和Wheatley研制出了用于兩流體熱交換的微通道換熱器

6、。隨著微制造技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)能夠制造水力學(xué)直徑101000m通道所構(gòu)成的微尺寸換熱器。 1986年,Cross和Ramshaw研制了印刷電路微尺寸換熱器,體積換熱系數(shù)達(dá)到7MW/(m3K); 1994年,Friedrich和Kang研制的微尺度換熱器體積換熱系數(shù)達(dá)45MW/(m3K); 2001年,Jiang等提出了微熱管冷卻系統(tǒng)的概念,該微冷卻系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)微散熱系統(tǒng),由電子動(dòng)力泵、微冷凝器、微熱管組成。如果用微壓縮冷凝系統(tǒng)替代微冷凝器,可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)冷卻,支持高密度熱量電子器件的高速運(yùn)行。 目前歐盟已做好準(zhǔn)備,將于2011年全面使用CO2工質(zhì)的汽車空調(diào)系統(tǒng)。,Page 13,微通道換熱器

7、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),平行流管束 集流管 翅片,Page 14,微通道換熱器的特點(diǎn),流動(dòng)特性 微尺度效應(yīng)、入口效應(yīng) 換熱效率特性 熱導(dǎo)率、流量、管道材質(zhì)、熱流阻塞、入口效應(yīng),Page 15,微通道換熱器的熱力學(xué)特點(diǎn),Page 16,微通道換熱器的應(yīng)用,19901991年國(guó)外首次研制出CO2汽車用氣體冷卻器，,這種鋁制管翅式換熱器的管外徑和內(nèi)徑分別為4.9/3.4 mm。由于存在熱短路問(wèn)題,并且沒(méi)有考慮最小爆裂壓力 1994年又提出了第二代管翅式氣體冷卻器模型,所用管內(nèi)、外徑分別為2.0/3.2 mm,符合最小爆裂壓力要求。由于小直徑管存在機(jī)械漲管問(wèn)題,進(jìn)而又提出了平行流或多通道換熱器的概念伴隨CO2的發(fā)展,Page 17,微通道換熱器的應(yīng)用,CO2制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器的歷史發(fā)展過(guò)程類似于氣體冷卻器,第一代為機(jī)械擴(kuò)展管翅式結(jié)構(gòu),第二代換熱器由一些小直徑圓管組成,為解決耐壓?jiǎn)栴}和小管徑漲管加工困難,開(kāi)發(fā)了第三代“平行流”微通道蒸發(fā)器,