毛細(xì)管式熱交換裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種毛細(xì)管式熱交換裝置，由導(dǎo)入導(dǎo)出裝置和熱交換板構(gòu)成，導(dǎo)入導(dǎo)出裝置具有流體輸送孔和夾頭，熱交換板由多層板疊加而成，熱交換板內(nèi)開(kāi)有流體流通的毛細(xì)管，導(dǎo)入導(dǎo)出裝置通過(guò)夾頭連接熱交換板，流體通過(guò)導(dǎo)入導(dǎo)出裝置的流體輸送孔進(jìn)入熱交換板的毛細(xì)管，在熱交換板的外表面與另一種流體發(fā)生換熱。熱交換板由五層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間骨架層上、下分別設(shè)有管網(wǎng)層，管網(wǎng)層外面設(shè)有表面換熱層。本發(fā)明在普通散熱器原理的基礎(chǔ)上，仿照皮膚的散熱原理，在平板內(nèi)部加工出毛細(xì)管網(wǎng)，將原來(lái)一維流體展開(kāi)到二維平面內(nèi)，在不增加散熱裝置體積的情況下增加有效散熱表面積，從而提高散熱效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】毛細(xì)管式熱交換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種熱交換裝置，尤其涉及一種毛細(xì)管網(wǎng)的熱交換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行熱交換裝置如散熱器、換熱器都存在有效換熱面積不足的問(wèn)題，造成的問(wèn)題是換熱效率低?，F(xiàn)在對(duì)該問(wèn)題的主流解決方案是通過(guò)增加肋片或增加換熱設(shè)備的體積來(lái)增加有效換熱面積。但該方法設(shè)計(jì)出的熱交換裝置都存在價(jià)格昂貴、體積笨重的問(wèn)題，難以滿(mǎn)足市場(chǎng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有熱交換設(shè)備單位體積下有效換熱面積不足的問(wèn)題，而提供一種毛細(xì)管式熱交換裝置，該裝置將一維管道流分散到均勻分布在一張平板內(nèi)的毛細(xì)管內(nèi)，將原來(lái)的一維流體展開(kāi)到二維平面內(nèi)，使換熱面積增大，從而提高換熱效率。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種毛細(xì)管式熱交換裝置，由導(dǎo)入導(dǎo)出裝置和熱交換板構(gòu)成，導(dǎo)入導(dǎo)出裝置具有流體輸送孔和夾頭，熱交換板由多層板疊加而成，熱交換板內(nèi)開(kāi)有流體流通的毛細(xì)管，其特點(diǎn)是:導(dǎo)入導(dǎo)出裝置通過(guò)夾頭連接熱交換板，流體通過(guò)導(dǎo)入導(dǎo)出裝置的流體輸送孔進(jìn)入熱交換板的毛細(xì)管，在熱交換板的外表面與另一種流體發(fā)生換熱。
[0005]熱交換板由五層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間骨架層上、下分別設(shè)有管網(wǎng)層，管網(wǎng)層外面設(shè)有表面換熱層。熱交換板的管網(wǎng)層內(nèi)部均勻分布毛細(xì)管，毛細(xì)管之間留有間隙、毛細(xì)管兩側(cè)設(shè)有用于增加擾動(dòng)的鋸齒狀紊流發(fā)生器。鋸齒狀紊流發(fā)生器的鋸齒高度高于毛細(xì)管內(nèi)液體的層流底層。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的毛細(xì)管式熱交換裝置包括流體導(dǎo)入導(dǎo)出裝置和熱交換板。流體通過(guò)導(dǎo)入裝置進(jìn)入熱交換板內(nèi)的毛細(xì)管內(nèi)，毛細(xì)管內(nèi)的流體經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)將熱量傳給熱交換板的最外層，最外層在與其他流體發(fā)生對(duì)流換熱達(dá)到交換熱量的目的。為增大換熱效果，熱交換板的最外層使用導(dǎo)熱系數(shù)大的薄金屬，從而減小導(dǎo)熱熱阻增加換熱能力；同時(shí)毛細(xì)管邊緣呈鋸齒狀，鋸齒高度要大于管內(nèi)流動(dòng)的層流底層，其作用是:1、增加對(duì)流體的擾動(dòng)，增加流體紊流程度從而達(dá)到增強(qiáng)對(duì)流換熱的目的；2、增加流體與金屬的接觸面積，提高管內(nèi)流體與熱交換板的換熱面積。同時(shí)毛細(xì)管之間的間隙也起到肋片的作用，擴(kuò)大了與外界流體的換熱面積。
[0007]通過(guò)以上幾點(diǎn)改進(jìn)，該發(fā)明的有效換熱面積有極大的提高，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)熱交換設(shè)備。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的毛細(xì)管式熱交換裝置的主視圖；
圖2是本發(fā)明的熱交換裝置的俯視圖； 圖3是圖1中熱交換板A處的橫向剖切放大圖；
圖4是圖2中毛細(xì)管B處的細(xì)微結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]如圖1所示，一種毛細(xì)管式熱交換裝置包括流體導(dǎo)入導(dǎo)出裝置I和熱交換板2。
[0011]導(dǎo)入導(dǎo)出裝置具有流體輸送孔和夾頭，熱交換板由多層板疊加而成，熱交換板內(nèi)開(kāi)有流體流通的毛細(xì)管，導(dǎo)入導(dǎo)出裝置通過(guò)夾頭連接熱交換板，流體通過(guò)導(dǎo)入裝置I進(jìn)入熱交換板2的毛細(xì)管3內(nèi)，在流動(dòng)過(guò)程中，該流體將熱量傳遞給熱交換板，然后由熱交換板傳遞給另一種流體。該裝置通過(guò)均勻分布于熱交換板內(nèi)部的毛細(xì)管3將一維流動(dòng)展開(kāi)到二維平面內(nèi)。毛細(xì)管3之間的間隙起到了肋片的作用，增大了有效散熱面積。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，有效散熱面積等于毛細(xì)管正對(duì)熱交換板表面的面積加上間隙的面積，這樣在不減小毛細(xì)管直徑的情況下增加有效散熱面積；
如圖2所示，熱交換板2內(nèi)部均勻分布毛細(xì)管3。毛細(xì)管的細(xì)微結(jié)構(gòu)如圖.4所示，包括毛細(xì)管3、毛細(xì)管之間的間隙8、用于增加擾動(dòng)的鋸齒狀紊流發(fā)生器7。鋸齒狀紊流發(fā)生器7的鋸齒高度高于毛細(xì)管3內(nèi)液體的層流底層。鋸齒高度要求是高于管內(nèi)液體的層流底層。其設(shè)計(jì)意圖是:(1)增加流體的紊流程度，增強(qiáng)對(duì)流換熱；(2)增加流體與金屬的接觸面積，增強(qiáng)換熱。
[0012]毛細(xì)管3內(nèi)流體流過(guò)時(shí)其上下表面直接與熱交換板的外層表面6換熱，紊流發(fā)生器7在流體流動(dòng)時(shí)增加其紊流程度，增加其與固體壁面的對(duì)流換熱能力。同時(shí)毛細(xì)管之間的間隙8起到肋片的作用，流體將熱量傳遞給間隙8，然后再傳給外界，此過(guò)程中，鋸齒狀結(jié)構(gòu)也起到增大流體與固體側(cè)壁的換熱面積。
[0013]如圖3所示，熱交換板2由五層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間骨架層4上、下分別設(shè)有管網(wǎng)層5，管網(wǎng)層5外面設(shè)有表面換熱層6。中間骨架層4，其作用是增加熱交換板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)起到將各管網(wǎng)單元連接成一個(gè)系統(tǒng)的作用；管網(wǎng)層5，其作用是利用印刷電路板的光刻技術(shù)，在平板上加工出穿透的槽，再利用加工出的槽形成毛細(xì)管；表面換熱層6，其作用是將加工的槽封裝起來(lái),形成毛細(xì)管，同時(shí)也是內(nèi)外流體換熱的介質(zhì)。熱交換板的次外層加工有毛細(xì)槽網(wǎng)單元，各單元互不相連。中間層在保證強(qiáng)度的情況下加工有簡(jiǎn)單的槽，其作用是將毛細(xì)槽相互之間連接起來(lái)使流體在其中流通。其設(shè)計(jì)意圖是:聯(lián)通的線(xiàn)路會(huì)把一塊板分割成許多互不連接的部分。因此，不能在一塊板加工出整個(gè)毛細(xì)槽網(wǎng)系統(tǒng)。所以本發(fā)明選擇將一個(gè)槽網(wǎng)系統(tǒng)分解在兩個(gè)平面內(nèi)，保證每個(gè)平面內(nèi)的線(xiàn)路不會(huì)圍成閉合線(xiàn)路，從而保證每塊板的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的完整。
[0014]各板之間通過(guò)釬焊的技術(shù)連接，其操作步驟是將待連接的兩個(gè)面的其中一面敷上0.2-0.6mm的釬焊焊料，兩面相對(duì)壓緊；然后加熱使焊料熔解，冷卻后即可粘合。釬焊焊料選用金屬為宜，其目的是金屬導(dǎo)熱系數(shù)大，用金屬焊接可減小導(dǎo)熱熱阻。熱交換板的最外層的材料要求導(dǎo)熱系數(shù)大，且薄。其目的是減小導(dǎo)熱熱阻。
[0015]熱交換板中毛細(xì)槽的加工方法選用光刻加工，在代加工的板材表面敷上保護(hù)層，然后除去需要加工槽部分的保護(hù)層。最后用化學(xué)溶液溶解無(wú)保護(hù)層的部分即可。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、精確，可一次加工出復(fù)雜的槽網(wǎng)系統(tǒng)； 熱交換板的毛細(xì)管網(wǎng)的成型方法是:將加工的帶有毛細(xì)槽網(wǎng)平板的上下兩個(gè)表面用兩塊平板封閉，將截面只有左右兩個(gè)表面槽增加兩個(gè)表面封裝成管封閉的管。
【權(quán)利要求】
1.一種毛細(xì)管式熱交換裝置，由導(dǎo)入導(dǎo)出裝置(I)和熱交換板(2)構(gòu)成，導(dǎo)入導(dǎo)出裝置(I)具有流體輸送孔和夾頭，熱交換板(2)由多層板疊加而成,熱交換板(2)內(nèi)開(kāi)有流體流通的毛細(xì)管(3)，其特征在于:所述導(dǎo)入導(dǎo)出裝置(I)通過(guò)夾頭連接熱交換板(2)，流體通過(guò)導(dǎo)入導(dǎo)出裝置(I)的流體輸送孔進(jìn)入熱交換板(2)的毛細(xì)管(3)，在熱交換板(2)的外表面與另一種流體發(fā)生換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管式熱交換裝置，其特征在于:熱交換板(2)由五層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間骨架層(4)上、下分別設(shè)有管網(wǎng)層(5)，管網(wǎng)層(5)外面設(shè)有表面換熱層(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的毛細(xì)管式熱交換裝置，其特征在于:所述熱交換板(2)的管網(wǎng)層(5)內(nèi)部均勻分布毛細(xì)管(3)，毛細(xì)管(3)之間留有間隙(8)、毛細(xì)管(3)兩側(cè)設(shè)有用于增加擾動(dòng)的鋸齒狀紊流發(fā)生器(J)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的毛細(xì)管式熱交換裝置，其特征在于:所述鋸齒狀紊流發(fā)生器(7)的鋸齒高度高于毛細(xì)管(3)內(nèi)液體的層流底層。
【文檔編號(hào)】F28F3/04GK103940266SQ201410113302
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】徐兆康, 胡省憲, 翟雨佳, 謝競(jìng), 李雨亭 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院