小型化对热交换器技术具有深远影响，热交换器成为高度紧凑和最有效的性能代名词。换热器的效率对热能系统的整体效率和使用寿命有很大的影响。微通道散热器是热交换器技术中的一种创新装置。微通道散热器具有传热面积大、紧凑性高的优点，使其成为最适合用于电子冷却应用的散热装置。现代高功率紧凑型电子元件的使用寿命是由于其散热能力，通过提供像微通道散热器（MCHS）这样的高效散热装置，提高了电子元器件的使用寿命。MCHS还应用于LED冷却、燃烧室、制冷、燃料电池、化工和食品工业等领域。

1.  微通道换热器分类定义

首先微通道的分类与传统通道的分类有所不同。根据其水力直径对通道进行分类。最常见的分类是由坎德利卡和格兰德和梅亨代尔等人给出的，如表1所示。

表1. 通道尺度定义

2.  微通道散热器（MCHS）应用

微通道散热器用于各种冷却应用，包括冷却计算机中的组件（cpu、内存存储设备和gpu等），高功率电子元件（IGBTs）冷却，质子交换膜燃料电池冷却，激光二极管阵列冷却，燃烧室和微型冰箱中的蒸发器/冷凝器冷却。

MCHS的主要应用于热管理电子领域。现有的传统冷却方法不能有效地散发现代高功率电子元件释放的大量热量。图2为Remco van Erp等人给出的液冷晶体管示意图。

图1. 液冷晶体管及其一维热阻模型示意图

通过使用MCHS，高功率二极管激光器阵列的使用寿命、能量转换效率和光束质量都得到了极大的提高。微通道散热器是解决二极管激光阵列热管理问题的最佳解决方案。

3.  微通道散热器（MCHS）制造方法

微通道散热器的制备是进行微通道散热器实验研究、工业化应用中的最大障碍。主要方法包括激光切割，湿、干蚀刻，微机械切割和超声波微加工等。航烨能源整合先进设计理念、特种材料供应、高端制造上下游环节，定制化为高效散热需求客户提供不同批量的激光刻蚀、化学刻蚀微通道散热器，力求为客户实现“所想即所得”的一站式服务。

图2. 微通道散热器产品

4.  微通道散热器（MCHS）强化传热技术

微通道的几何形状对其流动和传热性能有主要的影响。通道几何改性可减少通道中压力损失，并具有可观的传热收益。流体通道多采用圆形和非圆形横截面微通道，非圆形通道具有可获得更多的传热面积的优势。不同的横截面几何形状见图5。其中梯形截面微通道的性能优于矩形截面。

图3. 用于微型通道的不同的横截面形状

由直接金属激光烧结（DMLS）制备的透膜微通道（PMM）散热器，作为一种新的微通道散热器设计，与歧管微通道散热器（MMC）相比，新型的PMM设计表现出更好的性能。采用铝合金直接金属激光烧结法制备了PMM和MMC散热器。与MMC散热器相比，PMM散热器的压力损失更低，Rth更低。与MMC散热器相比，PMM散热器的Rth降低了17%，压降降低了28%。

图4. 新型直接金属激光烧结散热器

使用液体冷却剂在燃料中的微射流冲击可实现非常高的传热系数，特别是在滞止区。多年来，人们对射流撞击进行了广泛的研究，其中有不同的喷嘴长度，距离标准和工作流体。最初，喷射冲击应用于传统的尺度。对于微观和宏观尺度的应用，它都表现出较高的传热系数和均匀的温度分布。微尺度射流冲击非常适用于高功率电子元器件散热和提高寿命。

5.  微通道散热器（MCHS）用于液体沸腾传热

在微通道散热器中沸腾，在通道表面允许的温度下，可散热30~100W/cm2。具有沸腾的微通道散热器用于各种应用，如igbt（绝缘栅极双极晶体管）冷却、PEM燃料电池冷却、微型制冷系统等。研究人员更多地关注传热率、质量速率、蒸汽质量、水力直径和表面特性对沸腾传热的影响。稳态沸腾是提高微通道中高温速率的关键之一。Mathew等对尺寸为25mm×25mm的混合微通道和微间隙铜散热器的混合沸腾进行了实验分析。在微通道的上游部分，观察到局部传热系数随传热系数一致增加，达到一定值后，传热系数对传热系数开始敏感。在所有质量通量条件下，两相中的压力损失随热流的增加而增加。研究结果表明，与直线微通道相比，混合微通道的沸腾性能具有较高的稳定性。图5显示了不同热通量时微通道的传热系数变化。

图5. 微通道传热系数随热通量变化规律

6.  微通道散热器（MCHS）难点和未来展望

•    由于压降是微通道压降的主要关注点，因此必须开发具有低压降的微压降装置。

•    微胶囊相变材料对微通道散热器传热的影响需要深入分析。

•    现有的微流器件的制造方法比较昂贵，制造成本随着精度的提高而增加，航烨能源致力于低成本精确的微流器件制造。

•    很少有研究人员使用人工神经网络技术进行微通道研究。人工神经网络技术对微通道研究的准确性的影响必须进行彻底的分析。