多尺度微通道多刀铣削复合加工成形及换热性能研究

基本信息
批准号:51705439
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:周芳
学科分类:
依托单位:中国计量大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:秦玉红,褚旭阳,连云崧,凌伟淞,尹昊,刘瑞亮,柯育智
关键词:
微通道换热器强化传热微结构铣削加工多尺度
结项摘要

Micro-channel heat exchanger has been widely used in fields like aerospace, energy and chemical industry, electronic communication, and biomedicine due to its small in size, compact structure, high heat exchange efficiency and safe in operation. The main problem is focused on the fabrication of micro-channels with low cost and high efficiency as well as good heat and mass transfer performance. This project will explore the relationship of micro-channel structure parameters and heat exchange performance by developing the geometric structure design, numerical simulation and experimental study on heat exchange performance of micro-channel arrays. Proposing a multi-blade milling composite machining technology helps realize multi-scale micro-channel array manufacturing. It is emphatically studied on the influence rule of machining parameters on the formation of micro-channel array structure. Based on this, the multi-blade milling machining and manufacturing process model can be established. The project will study the influence rule of micro-channel structure parameters on heat exchange performance and resistance characteristics of micro-channel exchanger. Moreover, the theoretical model between micro-channel structure parameters and heat transfer coefficient can be established by analyzing heat and mass transfer mechanism through numerical simulation and experimental study. The research results will offer a new technology and new method for designing, manufacturing and performance study of high-performance micro-channel exchangers.

微通道换热器具有体积小、结构紧凑、换热效率高、运行安全可靠等特点,已广泛应用在航天航天、能源化工、电子信息、生物医疗领域。但是如何实现微通道高效低成本制造并具备较好传热传质性能,成为当前研究热点。本项目将通过开展微通道阵列几何结构设计、换热性能数值模拟和实验研究,探索微通道结构参数与换热性能的作用关系。提出多刀铣削复合加工技术实现多尺度微通道阵列制造成形,重点研究加工参数对微通道阵列结构成形的影响规律,建立多刀铣削加工制造过程模型。研究微通道结构参数对微通道换热器换热性能和阻力特性的影响规律,通过数值模拟和实验研究分析多尺度条件下传质传热机理,建立微通道结构参数与传热系数之间的理论模型。项目研究成果为高性能微通道换热器的设计、制造及性能研究工作提供新技术和新方法。

项目摘要

微通道换热器具有换热效率高、结构紧凑、质量轻、运行安全可靠等特点,已广泛应用在航空航天、能源化工、电子信息、生物医疗领域,但传统微通道通常采用MEMs加工和特种加工制造,存在设备要求高、工艺过程复杂、加工成本高等问题。本文设计一种基于锯片铣刀层叠方式的组合刀具,在普通铣床上实现微通道阵列的高效低成本加工成形。基于多刀铣削工艺设计制造层叠式微通道换热器,并对其结构特性和换热性能进行系统研究。得出微通道换热器较优的尺寸范围,并建立了尺寸参数影响的传热模型。出于微通道换热器强化换热性能的需求,采用激光微铣削方法在微通道底部加工微柱结构,获取微柱结构的关键物性参数,并对嵌入不同形状微柱的微通道换热器的流体流动特性和传热特性进行了模拟和实验研究。同时探索多尺度下的传热机制机理,建立多尺度传热模型。为我国在微通道加工理论及微通道强化换热技术达到国际先进水平提供基础和技术储备。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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