紧凑式换热器PPT

1、紧凑式换热器紧凑式换热器汽车空调换热器汽车空调换热器演讲人演讲人: 赵晓刚赵晓刚Page 2目录目录车用换热器的发展历史车用换热器的发展历史紧凑式换热器的分类紧凑式换热器的分类微通道换热器的发展历史微通道换热器的发展历史微通道换热器的特点微通道换热器的特点微通道换热器的应用微通道换热器的应用紧凑式换热器的应用紧凑式换热器的应用Page 3车用换热器的发展历史车用换热器的发展历史n 自从自从1927年世界上第一台汽车空调器的诞生年世界上第一台汽车空调器的诞生,汽车空调系统发展至今汽车空调系统发展至今己经历四代己经历四代,即单纯供热系统、冷暖合一系统、自动控温系统、微机即单纯供热系统、冷暖合一系统

2、、自动控温系统、微机控制空调系统。汽车空调换热器的换热和阻力性能直接影响整体空调控制空调系统。汽车空调换热器的换热和阻力性能直接影响整体空调系统的性能系统的性能,同时由于其体积直接决定整个空调系统的体积同时由于其体积直接决定整个空调系统的体积,因此因此,换热换热器的优化设计不但能够有效提高空调性能器的优化设计不但能够有效提高空调性能,而且还能提高整车装配的而且还能提高整车装配的紧凑性紧凑性,这对于汽车的设计具有重要意义这对于汽车的设计具有重要意义。Page 4车用换热器的发展历史车用换热器的发展历史n 汽车空调换热器按照不同的结构可分为汽车空调换热器按照不同的结构可分为:管片式换热器、管带式换

3、热管片式换热器、管带式换热器、平行流式换热器、层叠式换热器。器、平行流式换热器、层叠式换热器。n 早期汽车空调的冷凝器和蒸发器一般均为管片式早期汽车空调的冷凝器和蒸发器一般均为管片式(又称套片管、翅片又称套片管、翅片管管)结构。结构。n 上世纪上世纪80年代末年代末90年代初年代初,管带式结构逐渐成熟并开始取代管片式结管带式结构逐渐成熟并开始取代管片式结构。这种当时的新型换热器结构具有良好的换热性能构。这种当时的新型换热器结构具有良好的换热性能,并且相对于管并且相对于管片式结构其换热量的提升幅度大于阻力的提升幅度片式结构其换热量的提升幅度大于阻力的提升幅度。在在90年代中期年代中期,汽车空调的

4、冷凝器和蒸发器广泛采用这种结构。汽车空调的冷凝器和蒸发器广泛采用这种结构。n 现在，现在，随着汽车空调系统全面采用替代工质随着汽车空调系统全面采用替代工质，冷凝器采用的平行流结冷凝器采用的平行流结构和蒸发器采用的层叠式结构构和蒸发器采用的层叠式结构,这两种结构的换热器具有相对良好的这两种结构的换热器具有相对良好的性能性能,被引入汽车空调系统。被引入汽车空调系统。Page 5紧凑式换热器的分类车用空调换热器车用空调换热器紧凑式换热器紧凑式换热器管片式管片式管带式管带式平行流式平行流式微通道（气体冷却）式微通道（气体冷却）式层叠式层叠式Page 6紧凑式换热器的分类n 管片式换热器管片式换热器管片

5、式结构是一种传统结构管片式结构是一种传统结构,它是由铜管套上铝翅片组成它是由铜管套上铝翅片组成,经胀管工艺经胀管工艺使得铝翅片与铜管紧密接触。使得铝翅片与铜管紧密接触。Page 7紧凑式换热器的分类n 管带式换热器管带式换热器管带式结构的管子是由一条连续的铝合金材料经挤压而成的多孔通道管带式结构的管子是由一条连续的铝合金材料经挤压而成的多孔通道扁管扁管,然后将其机械弯然后将其机械弯曲成等间距的蛇形管曲成等间距的蛇形管,同时把带状铝箔同时把带状铝箔(翅片翅片)冲冲压开压开缝缝,加入管子中间加入管子中间,施加一定的压力施加一定的压力,最后将翅片与管整体钎焊最后将翅片与管整体钎焊,这是这是一种永久性

6、的联结方式。一种永久性的联结方式。Page 8紧凑式换热器的分类n 平行流式换热器平行流式换热器平行流式换热器的结构形式是在管带式冷凝器的基础上通过变制冷剂平行流式换热器的结构形式是在管带式冷凝器的基础上通过变制冷剂单路进出或双路并串联为多流程进出设计而成。它同样采用扁管挤压单路进出或双路并串联为多流程进出设计而成。它同样采用扁管挤压技术、百叶窗翅片成型技术和真空焊接技术。技术、百叶窗翅片成型技术和真空焊接技术。Page 9紧凑式换热器的分类n 层叠式换热器层叠式换热器层叠式蒸发器继承了管片式和管带式蒸发器的结构上的优点层叠式蒸发器继承了管片式和管带式蒸发器的结构上的优点,是一种是一种流道为流

7、道为U形的板式换热器形的板式换热器,冲压成型的流路板两两焊接冲压成型的流路板两两焊接,构成制冷剂流构成制冷剂流道。道。Page 10紧凑式换热器的分类n 微通道（气体冷却式）换热器微通道（气体冷却式）换热器为适应工作在为适应工作在CO2的跨临界区的高压，采用微通道（直径为的跨临界区的高压，采用微通道（直径为0.010.2mm），在翅片侧开百叶窗以强化空气侧传热），在翅片侧开百叶窗以强化空气侧传热,制冷剂流程采制冷剂流程采用平行流方式布置用平行流方式布置,这种紧凑的结构有效地提高了单位体积的换热量。这种紧凑的结构有效地提高了单位体积的换热量。Page 11微通道换热器的发展历史微通道换热器的发展

8、历史n 微通道换热器的工程背景来源于上个世纪微通道换热器的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷年代高密度电子器件的冷却和却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。年代出现的微电子机械系统的传热问题。n 换热器工质通过的水力学直径从管片式的换热器工质通过的水力学直径从管片式的1050mm,板式的板式的310mm,不断发展到小通道的不断发展到小通道的0.62mm,微通道的微通道的10600m,这既是现代微电这既是现代微电子机械快速发展对传热的现实需求子机械快速发展对传热的现实需求,也是微通道具有的优良传热特性也是微通道具有的优良传热特性使然。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调

9、、家用空调等使然。微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。领域提高效率、降低排放的技术革新。Page 12微通道换热器的发展历史微通道换热器的发展历史n 1981年年,Tuckerman和和Pease提出了微通道散热器的概念提出了微通道散热器的概念;n 1985年年,Swife,Migliori和和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技术的发展通道换热器。随着微制造技术的发展,人们已经能够制造水力学直径人们已经能够制造水力学直径101000m通道所构成的微尺寸换热器。通道所构成的微尺寸换热

10、器。n 1986年年,Cross和和Ramshaw研制了印刷电路微尺寸换热器研制了印刷电路微尺寸换热器,体积换热体积换热系数达到系数达到7MW/(m3K);n 1994年年,Friedrich和和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/(m3K);n 2001年年,Jiang等提出了微热管冷却系统的概念等提出了微热管冷却系统的概念,该微冷却系统实际上该微冷却系统实际上是一个微散热系统是一个微散热系统,由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。如果用由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器微压缩冷凝系统替代微冷凝器,可实现主动冷却可

11、实现主动冷却,支持高密度热量电子支持高密度热量电子器件的高速运行。器件的高速运行。n 目前欧盟已做好准备目前欧盟已做好准备,将于将于2011年全面使用年全面使用CO2工质的汽车空调系统。工质的汽车空调系统。Page 13微通道换热器的结构特点n 平行流管束平行流管束n 集流管集流管n 翅片翅片Page 14微通道换热器的特点n 流动特性流动特性微尺度效应、入口效应微尺度效应、入口效应n 换热效率特性换热效率特性热导率、流量、管道材质、热流阻塞、入口效应热导率、流量、管道材质、热流阻塞、入口效应Page 15微通道换热器的热力学特点Page 16微通道换热器的应用n 19901991年国外首次研

12、制出年国外首次研制出CO2汽车用气体冷却器，汽车用气体冷却器，,这种铝制管这种铝制管翅式换热器的管外径和内径分别为翅式换热器的管外径和内径分别为4.9/3.4 mm。由于存在热短路问题。由于存在热短路问题,并且没有考虑最小爆裂压力并且没有考虑最小爆裂压力n 1994年又提出了第二代管翅式气体冷却器模型年又提出了第二代管翅式气体冷却器模型,所用管内、外径分别所用管内、外径分别为为2.0/3.2 mm,符合最小爆裂压力要求。由于小直径管存在机械涨管符合最小爆裂压力要求。由于小直径管存在机械涨管问题问题,进而又提出了平行流或多通道换热器的概念伴随进而又提出了平行流或多通道换热器的概念伴随CO2的发展的发展Page 17微通道换热器的应用n CO2制冷系统制冷系统蒸发器蒸发器的的历史历史发展过程类似于气体冷却器发展过程类似于气体冷却器,第一代为机第一代为机械扩展管翅式结构械扩展管翅式结构,第二代换热器由一些小直径圆管组成第二代换热器由一些小直径圆管组成,为解决耐压为解决耐压问题和小管径涨管加工困难问题和小管径涨管加工困难,开发了第三代开发了第三代“平行流平行流”微通