隨著電動(dòng)汽車的普及，提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和冬季制熱效果成為重要課題。目前，PTC電加熱是電動(dòng)汽車冬季制熱的主流方式，然而其能效較低，會(huì)嚴(yán)重削減電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。為解決這一問題，熱泵系統(tǒng)被引入到電動(dòng)汽車的空調(diào)系統(tǒng)中，其高效的加熱效果和無污染的特點(diǎn)使其成為一種理想的選擇[1,2]。而在熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，微通道室內(nèi)外換熱器作為關(guān)鍵組件備受關(guān)注。與傳統(tǒng)換熱器相比，微通道換熱器具有高效的換熱特性和快速的加熱速度[3-5]，并且具有低廉的價(jià)格、緊湊的結(jié)構(gòu)、耐用性強(qiáng)以及重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

然而，由于微通道換熱器制冷劑側(cè)復(fù)雜的流路結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致制冷劑分布不均勻的問題[6]，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q熱器表面溫度分布不均。換熱器表面溫度分布的均勻性是影響系統(tǒng)性能的重要因素[7]，良好的表面溫度分布均勻性可以提高換熱器的利用效率。而表面溫度分布均勻性又與換熱器的結(jié)構(gòu)和扁管布置方式等因素有關(guān)[8]。

因此，本文將重點(diǎn)探討微通道換熱器在電動(dòng)汽車熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用與優(yōu)化。首先，介紹微通道換熱器的原理和優(yōu)點(diǎn)；然后，分析微通道換熱器制冷劑側(cè)復(fù)雜流路結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的制冷劑分布不均勻問題；接著，探討影響微通道換熱器表面溫度分布均勻性的結(jié)構(gòu)和扁管布置方式；最后，提出改進(jìn)措施和優(yōu)化方向，以實(shí)現(xiàn)更好的微通道換熱器性能。

【資料圖】

通過對微通道換熱器的應(yīng)用與優(yōu)化研究，可以提高電動(dòng)汽車熱泵系統(tǒng)的加熱效率和能源利用率，從而進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和用戶體驗(yàn)。此外，本研究也為微通道換熱器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有益的參考。

第一部分：微通道換熱器的原理與優(yōu)點(diǎn)

微通道換熱器是一種結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、價(jià)格低廉且具有高效換熱特性的換熱器。其原理基于微通道的設(shè)計(jì)，通過在換熱器內(nèi)部構(gòu)建大量微小通道，增大表面積，提高換熱效率。微通道換熱器的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

首先，微通道換熱器具有高換熱效率。由于微通道的存在，流體與換熱器之間的傳熱面積大大增加，從而提高了傳熱效果。此外，微通道結(jié)構(gòu)可以減小傳熱過程中的溫度梯度，降低換熱阻力，進(jìn)一步提高換熱器的效率。

其次，微通道換熱器具有快速加熱速度。微通道結(jié)構(gòu)具有較小的尺寸，能夠快速傳遞熱量，加快加熱過程。這對于需要迅速提供熱量的汽車空調(diào)系統(tǒng)來說尤為重要。

此外，微通道換熱器具有緊湊的結(jié)構(gòu)和輕量化的特點(diǎn)。相比傳統(tǒng)的換熱器，微通道換熱器可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小尺寸和重量，提高空間利用率，從而滿足電動(dòng)汽車熱泵系統(tǒng)對輕量化和緊湊性的需求。

最后，微通道換熱器具有較高的耐用性和低成本。微通道換熱器采用多通道的設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐壓能力。此外，由于其簡單的結(jié)構(gòu)和相對較少的材料使用量，制造成本相對較低。

第二部分：微通道換熱器制冷劑側(cè)流路導(dǎo)致的制冷劑分布不均勻問題

微通道換熱器在熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用受到制冷劑分布不均勻問題的限制。由于微通道換熱器制冷劑側(cè)復(fù)雜的流路結(jié)構(gòu)，制冷劑在流動(dòng)過程中容易產(chǎn)生分流和混流現(xiàn)象，導(dǎo)致制冷劑在換熱器內(nèi)部分布不均勻。

制冷劑分布不均勻會(huì)導(dǎo)致微通道換熱器表面溫度分布不均，進(jìn)而影響整個(gè)換熱器的換熱效果和性能。表面溫度分布不均會(huì)導(dǎo)致熱量傳遞不均勻，一部分微通道的換熱效果較差，造成能量浪費(fèi)；另一部分微通道過熱，可能引發(fā)熱應(yīng)力和熱疲勞，降低換熱器的使用壽命。

解決制冷劑分布不均勻問題需要從多個(gè)方面考慮。首先，可以通過優(yōu)化微通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改變流道的形狀和尺寸，減小流道間的分流和混流現(xiàn)象，提高制冷劑的分布均勻性。其次，合理選擇制冷劑的流量和速度，控制制冷劑在微通道內(nèi)的流動(dòng)情況，避免局部過熱和過冷現(xiàn)象。此外，采用先進(jìn)的制冷劑分配技術(shù)和流動(dòng)控制技術(shù)也可以改善制冷劑分布均勻性。

第三部分：影響微通道換熱器表面溫度分布均勻性的因素

微通道換熱器的表面溫度分布均勻性受到多個(gè)因素的影響。首先，微通道換熱器的結(jié)構(gòu)對于表面溫度分布均勻性起著重要作用。合理設(shè)計(jì)微通道的形狀和尺寸可以調(diào)整流體的流動(dòng)狀況，減小流道間的溫度差異，從而提高表面溫度分布的均勻性。

其次，微通道換熱器中扁管的布置方式也會(huì)影響表面溫度分布均勻性。扁管的布置密度和布置方式會(huì)影響流體在微通道內(nèi)的流動(dòng)路徑和速度分布，進(jìn)而影響表面溫度分布的均勻性。合理選擇扁管的布置方式，如螺旋式、交叉式等，可以改善表面溫度分布均勻性。

此外，制冷劑的流量和速度也會(huì)對表面溫度分布均勻性產(chǎn)生影響。適當(dāng)調(diào)整制冷劑的流量和速度，控制制冷劑在微通道內(nèi)的流動(dòng)情況，可以實(shí)現(xiàn)較為均勻的表面溫度分布。

綜上所述，微通道換熱器在電動(dòng)汽車熱泵系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用前景。通過優(yōu)化微通道換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制冷劑的流動(dòng)控制，可以解決制冷劑分布不均勻和表面溫度分布不均勻等問題，提高換熱器的性能和加熱效率。進(jìn)一步的研究和優(yōu)化將為電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和用戶體驗(yàn)提供更好的解決方案，并為微通道換熱器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用提供有益的參考。