微通道热交换器提高了冷却器的性能


Nov 24, 2023

为提高冷却产品的能效,微通道热交换器(MCHE)在市场上大放异彩。作为翅片和管式热交换器的进化版,MCHE 不仅能提高效率、节约成本,还具有很强的耐腐蚀性,尤其适用于风冷式冷水机组市场。

什么是热交换器?

热交换器可以在两种不同介质之间传递热量,而无需混合或直接接触。热交换器在风冷式冷水机组系统中发挥着重要作用,冷凝器盘管(热交换器)可以将制冷剂中不需要的热量传递到空气中。

热交换器如何工作?

在传统的翅片管式热交换器中,制冷剂流经热交换器内侧的窄铜管(称为盘管),空气则流经外侧的铝翅片。

在风冷式冷水机系统中,细管中的制冷剂携带热量。这些热量通过一个循序渐进的过程与空气进行交换。首先,管内加热的制冷剂将热量传递给管壁。管壁外侧连接着一系列铝翅片。然后,热量通过管壁传导到这些翅片上。翅片的作用至关重要,因为它们增加了空气流过的表面积,从而加强了热量从翅片向空气的传递。热量从翅片转移到流过的空气中,再释放到外部大气中。

微通道热交换器如何工作?

微通道热交换器采用了传统的翅片和管式热交换器,并将其发展为新一代产品。其工作原理完全相同,制冷剂流经热交换器内部的窄管,通过翅片将不需要的热量转移到空气中。

微通道设备包括两个集管--入口集管和出口集管,分别位于热交换器的两侧。每个集管之间有一系列扁平管,扁平管又被分成微通道(扁平管内的较小管道,贯穿整个长度)。这增加了管壁的表面积和热交换量。管子之间有百叶窗翅片,以增加空气的表面积。系统由铝合金制成,使用非腐蚀性助焊剂钎焊在一起。制冷剂流经扁平的微通道多孔管,空气则流经翅片的缝隙。

这种系统的巧妙之处在于它增加了空气的表面积,延长了制冷剂在热交换器中的停留时间。制冷剂从其中一个集管进入,然后通过扁平管中的微型通道,直至到达另一个集管。集管中的挡板可控制制冷剂的流动方向。这就迫使制冷剂多次通过管道。制冷剂在管内停留的时间越长,向管壁传递的热能就越大。

与传统的翅片管式热交换器一样,热量通过管壁传导到翅片。热量从翅片进入空气,然后释放到室外大气中。

微通道热交换器是否能提高冷水机组系统的能效?

简短的回答是肯定的。使用微通道热交换器可以改善传热和热性能。这是因为

  • 微通道热交换器可减少 50% 的制冷剂用量 
  • 钎焊装配的制造方法消除了接触电阻,从而提高了效率
  • 扁平微通道多孔管的直径比铜管小,因此在单相传热时热交换率更高
  • 扁平微通道多孔管的表面张力比铜管大,可产生分层流动。这也能提高两相传热中的热交换量
  • 微通道设备使用百叶窗翅片。这确保了传热系数比通常在翅片管式热交换器中使用的矩形翅片高 50%。
  • 百叶窗式翅片可减少气流湍流,最大限度地减少空气阴影
  • 百叶窗式翅片可降低空气侧压降,从而降低风扇功耗
  • MCHE 具有出色的耐腐蚀性,可延长使用寿命。

微通道热交换器制造商一致认为,微通道热交换器在高效暖通空调系统中具有卓越的传热能力和重要性。微通道热交换器具有高可靠性和耐用性,可减少制冷剂充注量,减小尺寸和重量,同时还能节省碳足迹。

微通道与翅片管式

微通道热交换器的优点:

  • 高能效--一些制造商声称微通道热交换器的能效比翅片管式热交换器高 20-40% 之多
  • 微通道热交换器的体积更小,每个热交换器的重量最多可减少 60%,每个冷却器的重量最多可减少 7
  • 结构坚固,使用寿命更长
  • 易于清洁,提高了可维护性
  • 材料成本更低
  • 更换翅片和管式热交换器时,可提高旧系统的能源效率
  • 运行更安静,因为可以使用更小的风扇
  • 布局和设计更灵活。

微通道热交换器的缺点:

  • 冷凝水可能是一个问题,会阻碍翅片上的气流 
  • 由于设备更为复杂,热交换器的设计特点需要确保正确的制冷剂流动。 设计或制造不佳的设备无法达到预期效果。

铝制结构具有天然的耐腐蚀性,这是 MCHE 的一大优势,保护涂层可以进一步增强其耐腐蚀性。先进材料工程公司进行的 "开利-热交换器腐蚀耐久性研究 "比较了九种不同的盘管,包括无涂层和有涂层的 MCHE、有涂层和无涂层的铜、铝翅片和管系统,以及铝和铜的裸盘管。

不出所料,优质涂层微通道热交换器在所有测试中均名列前茅。不过,无涂层微通道热交换器的性能仍然优于传统的翅片管式热交换器,后者没有涂层,但有预涂层铝翅片,并使用带有铜管和铝翅片的双金涂层盘管。无涂层的 MCHE 也优于使用铜管和铜鳍片的裸盘管。

使用微通道热交换器的冷水机组认证

在选择使用微通道热交换器的冷水机组时,您需要确保选择的产品适合您的应用。您不仅需要了解其性能,还必须掌握其技术性能方面的信息。这将帮助您避免任何潜在的性能问题。

认证使您能够客观地比较产品,从而做出明智的决定。选择认证产品的好处包括

  • 无论产品在哪个国家生产或销售,产品性能都按照相同的标准进行评估,评估结果用相同的计量单位表示
  • 认证产品的性能由公正、独立和有能力的认证机构进行验证
  • 认证产品符合标准
  • 通过性能认证的产品将按照制造商规定的规格运行。

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