Échangeur de chaleur à microcanaux

Le microcanal, également connu sous le nom d'échangeur de chaleur à microcanal, est un échangeur de chaleur d'un diamètre équivalent de 10-1000 μm. Le tube plat de l'échangeur de chaleur comporte des dizaines de petits canaux d'écoulement et les deux extrémités du tube plat sont reliées au collecteur circulaire. Un séparateur est disposé dans le tube collecteur pour séparer le trajet d'écoulement de l'échangeur de chaleur en plusieurs flux.

Type Mode de traitement des matériaux Type
Les échangeurs de chaleur à micro-canaux peuvent être divisés en échangeurs de chaleur à micro-canaux et en échangeurs de chaleur à micro-canaux à grande échelle en fonction de leurs dimensions.

L'échangeur de chaleur à micro-micro-canaux est une sorte d'échangeur de chaleur compact, léger et efficace conçu pour répondre aux besoins du développement de l'industrie électronique. Ses formes de structure comprennent un micro-échangeur de chaleur à plaques à flux croisés et un micro-échangeur de chaleur poreux à mailles frittées.
L'échangeur de chaleur à micro-canaux à grande échelle est principalement utilisé dans la réfrigération industrielle traditionnelle, l'utilisation de la chaleur résiduelle, la climatisation automobile, la climatisation domestique, le chauffe-eau à pompe à chaleur, etc. Les formes de structure sont un radiateur à tubes à flux parallèle et un radiateur à flux transversal tridimensionnel. En raison de la grande taille de l'extérieur (jusqu'à 1,2 mx 4 mx 25,4 mm), le diamètre hydraulique du micro-canal est inférieur à 0,6 ~ 1 mm, c'est pourquoi on l'appelle un échangeur de chaleur à micro-canal à grande échelle. .

Matériaux
Les matériaux disponibles pour les échangeurs de chaleur à micro-canaux sont : le polyméthacrylate de méthyle, le nickel, le cuivre, l'acier inoxydable, la céramique, le silicium, le Si3N4 et l'aluminium. Les performances de transfert de chaleur par unité de volume de l'échangeur de chaleur à microcanaux utilisant un matériau en nickel sont plus de 5 fois supérieures à celles du matériau polymère correspondant, et les performances de transfert de chaleur par unité de masse sont également augmentées de 50 %.
En utilisant un matériau en cuivre, la plaque métallique peut être transformée en un canal de fluide petit et lisse, la taille des ailettes et l'épaisseur de la plaque peuvent être contrôlées avec précision, atteignant des dizaines de microns, et la structure à flux transversal de la plaque peut être formée par brasage et par la chaleur. le coefficient de transfert peut atteindre 45 MW/(m3·K), soit 20 fois celui des échangeurs de chaleur compacts traditionnels.
L'utilisation de silicium, de Si3N4 et d'autres matériaux peut être fabriquée avec une structure multicouche plus complexe, grâce au processus de gravure anisotrope, peut compléter le traitement de nouveaux échangeurs de chaleur, l'utilisation de la technologie sandwich et d'empilement peut être fabriquée dans une variété de structures et de tailles. , comme le canal pour la structure pyramidale de l'échangeur de chaleur.

Mode de traitement
Grâce à l'amélioration de la technologie de micro-usinage, des micro-échangeurs de chaleur efficaces avec des profondeurs de canal d'écoulement allant de quelques microns à plusieurs centaines de microns peuvent être traités. Ces technologies de micro-usinage comprennent : la lithographie, la technologie de gravure chimique, la technologie de moulage par injection et électromoulage par lithographie (LIGA), la technologie de coupe au diamant, la technologie de coupe au fil et la technologie de traitement par faisceau d'ions. Le micro-échangeur de chaleur poreux à mailles frittées est fabriqué par métallurgie des poudres. Le traitement par microcanaux à grande échelle est très différent du traitement par microcanaux à micro-échelle, et le premier nécessite une technologie de traitement et de fabrication plus efficace.

Perspectives d'application et avantages
Microélectronique et autres domaines d'application
Le domaine de la microélectronique suit le développement rapide de la loi de Moore, avec l'amélioration continue de l'intégration des transistors, la densité thermique des dispositifs électroniques à grande vitesse a atteint 5~10 MW/m2, la dissipation thermique est devenue le principal « goulot d'étranglement » de son développement, et le remplacement des dispositifs d'échange de chaleur traditionnels par des échangeurs de chaleur à micro-canaux est devenu une tendance inévitable. Par conséquent, les échangeurs de chaleur à microcanaux auront de larges perspectives d’application dans de nombreux domaines tels que l’aérospatiale, les traitements médicaux modernes, l’ingénierie chimique et biologique, qui dépendent fortement de la technologie embarquée et du calcul haute performance.

Applications de climatisation et de chauffe-eau
Avec la maturité progressive de la technologie de transfert de chaleur par microcanaux, l'industrie de la climatisation automobile et l'industrie de la climatisation domestique (telle que Midea) ont commencé à produire des produits connexes. Heureusement, l'industrie actuelle des chauffe-eau à air chaud a également commencé à entrer dans le domaine des microcanaux. En 2012, Guangdong Tongyi Electric Appliance Co., LTD., connue sous le nom de « créateur d'énergie de l'air », a développé une pompe à chaleur à microcycle. Annonce de l'application réussie de la technologie des « micro-canaux » à l'industrie de l'énergie aérienne, faisant entrer l'industrie des chauffe-eau à air-énergie dans l'ère des « micro-canaux ».

Avantage d'application
① Économie d'énergie. L'économie d'énergie est un indice important du climatiseur d'aujourd'hui. Les échangeurs de chaleur conventionnels sont difficiles à produire des produits de haute qualité tels que les normes d'efficacité énergétique de classe I, et les échangeurs de chaleur à micro-canaux seront le meilleur choix pour résoudre le problème.
② Excellentes performances de transfert de chaleur. Dans la climatisation domestique, lorsque la taille du canal d'écoulement est inférieure à 3 mm, la loi de transfert de chaleur à écoulement biphasique gaz-liquide et à changement de phase sera différente de la taille conventionnelle plus grande, plus le canal est petit, plus cet effet de taille est évident. Lorsque le diamètre intérieur du tube est aussi petit que 0,5 ~ 1 mm, le coefficient de transfert de chaleur par convection peut être augmenté de 50 % à 100 %. En appliquant cette technologie améliorée de transfert de chaleur à l'échangeur de chaleur de climatisation, on s'attend à ce que le transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur de climatisation puisse être efficacement amélioré et que son économie d'eau en énergie puisse être améliorée en modifiant de manière appropriée la structure, le processus et les mesures améliorées de transfert de chaleur sur le côté air
Oui.
③ Potentiel de promotion. La technologie des échangeurs de chaleur à micro-canaux a également le potentiel de promouvoir les chauffe-eau à air-énergie dans le domaine de la fabrication de la climatisation, ce qui peut considérablement améliorer la compétitivité des produits et le développement durable des entreprises.

Par rapport aux échangeurs de chaleur conventionnels, les échangeurs de chaleur à micro-canaux sont non seulement de petite taille, avec un coefficient de transfert de chaleur élevé, une efficacité de transfert de chaleur élevée et peuvent répondre à des normes d'efficacité énergétique plus élevées, mais ont également d'excellentes performances de pression, peuvent être du CO2 comme le la réfrigération à fluide de travail, conforme aux exigences de protection de l'environnement, a attiré une grande attention de la part du monde universitaire et de l'industrie au pays et à l'étranger. La technologie clé des échangeurs de chaleur à micro-canaux - la méthode de production de tubes à flux parallèle à micro-canaux a progressivement mûri en Chine, ce qui rend possible l'utilisation à grande échelle des échangeurs de chaleur à micro-canaux.