在汽车空调方面,由于传统的氟利昂系列制冷剂对臭氧层具有较强的破坏作用。已被《蒙特利尔议定书》禁止。R134a作为一种过渡型替代品,由于其温室效应指数很高(约为CO2的1300倍),也被《京都议定书》所否定。CO2在蒸发潜热、比热容、动力黏度等物理性质上具有优势。若采用合适的制冷循环,CO2在热力特性上可与传统制冷剂相当,甚至在某些方面更具优势。但是CO2制冷循环为超临界循环,压力很高。在空调系统中高压工作压力要到13MPa以上,设计压力要达到42.5MPa,这对压缩机和换热器的耐压性均提出了很高的要求。在结构轻量化和小型化的前提下,微通道气体冷却器是同时满足耐压性、耐久性和系统安全性的必然选择。目前欧盟已做好准备,将于2011年全面使用CO2工质的汽车空调系统。
在家用空调方面,当流道尺寸小于3mm时,气液两相流动与相变传热规律将不同于常规较大尺寸。通道越小,这种尺寸效应越明显。在管内径小到Φ0.5~1.0mm时,对流换热系数可增大50%~100%。将这种强化传热技术用于空调换热器,适当改变换热器结构、工艺及空气侧的强化传热措施,预计可有效增强空调换热器的传热、提高其节能水平。与最高效的常规换热器相比,空调器的微通道换热效率可望提高20%~30%。在这方面,全球几大散热器生产厂家如Dephi、Aluventa和Danfoss等已经开始将微通道散热器推广于家用空调如多联机、户式中央空调,这将使产品拥有强大的竞争力。我国阳江宝马利、江苏康泰也在紧跟全球换热器的发展步伐,以开发出多种微通道家用空调散热器。在中央空调方面普通空调的微通道换热器同样作为冷凝器,按照正常机组的结构设计,其实还是有一定的优化余地的。从降低成本的角度来说,如果保持原机的性能,微通道冷凝器和蒸发器还可以采用更小的尺寸,进而可以带来机组框架结构上的成本降低。从提高性能的角度来说,微通道还有一定的空间来增大换热面积。而增加传热面积来加速降温倒是很难再提升了。
随着我国汽车工业的发展, 汽车空调逐渐普及并成为国产汽车的标准配件, 市场空间巨大。基于环保要求,环境友好型工质CO2的应用引起学术界和工业界的高度重视。与R134a和R1234yf 相比,CO2的低温室效应指数( GWP =1)、破坏臭氧潜能值低(ODP= 0)、不可燃性、无毒以及稳定的化学性质都具明显优势。CO2的蒸发潜热较大,单位容积制冷量相当高,故压缩机及部件尺寸较小,但CO2 排热与吸热过程在跨临界状态下进行,要求以其为工质的换热器有较高的耐压能力。欧洲制冷界经过8年的摸索后发现,在现有的换热器中,微通道换热器具有最好的综合效率。美国伊利诺斯大学制冷空调中心制造的使用微通道换热器的汽车空调样机的性能已达到甚至超过了参照的R134a系统。
(3) 应用的优势
众所周知,微通道散热器相比其他普通散热器的最大优势就是体积小、轻便,而它也比其他普通散热器更加节能环保。他的散热性能也很突出,在家用空调中,气液两相流动与相变传热规律将不同于常规较大尺寸,通道越小,这尺寸效应越明显。当管内径小到0.5~1mm时,对流换热系数可增大50%~100%。这种强化传热技术用于空调散热器,适当改变散热器结构与工艺以及空气侧的强化传热措施,也可有效增强空调散热器的传热、提高其节能水平。
另外由于微通道散热器的研究逐渐受重视,它的推广能力相对于常规换热器更加具有潜力,而且迷你的外型巨大的性能,为什么要需要那种陈年旧货呢?在日渐成熟的微通道领域中,关键技术的掌握和微通道平行流管的生产方法使得微通道散热器在国内有了一席之地。
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