一种双路循环的制冷型两相流冷却装置及方法与流程

本发明主要涉及冷却，特别是涉及一种双路循环的制冷型两相流冷却装置及方法。

背景技术：

1、传统两相流冷却技术基于沸腾换热原理，其循环过程为液态相变工质由供液泵驱动进入电子设备冷板进行蒸发气化吸热，形成气液混合物后经由冷凝器被外界热沉冷凝为液体。相较于液冷技术，两相流冷却技术具有携热能力强、换热效率高等优点，相比液冷其冷却设备量可减少1/3以上，目前已逐步应用于高功率电子设备散热。

2、然而，两相流冷却技术的供液温度受外部热沉极大限制，以空气换热为例，在50℃的环境温度下，两相流冷却技术的供液温度可达到60℃，较高的供液温度严重制约了其散热效果和适用范围。

3、若基于压缩制冷循环原理，采用压缩机代替供液泵，将经过节流阀后的气液相变工质供入电子设备冷板，将电子设备冷板作为蒸发器，可获得较低的供液温度，但由于电子设备的功率存在波动，且设备冷却必须保有一定的安全余量，因此电子设备出口处必须保证为气液两相态，一般业内设计干度均不小于0.5，出口液体的存在使得压缩机面临液击的风险。

4、若采用制冷型液冷系统，可提供低于热沉温度的冷却液，但制冷型液冷系统中需同时包含压缩制冷循环系统和液冷系统，设备较为复杂，且液冷系统换热效率较蒸发换热低一个数量级，不适用于高热流密度、高热耗电子系统散热需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双路循环的制冷型两相流冷却装置及方法，降低液击的风险，简化设备结构，满足高热流密度、高热耗电子系统散热需求。

2、为达到上述目的，本发明提供了一种双路循环的制冷型两相流冷却装置，包括气体回路和液体回路；

3、所述气体回路包括压缩机1、冷凝器2、节流阀3、冷板4、气液分离器5，气液分离器5气相出口与压缩机1入口连接，压缩机1排气口与冷凝器2进口相连，冷凝器2出口与节流阀3进口连接，节流阀3出口与冷板4进口连接，冷板4出口与气液分离器5入口连接；

4、所述液体回路包括节流阀3、冷板4、气液分离器5、供液泵6，气液分离器5液相出口与供液泵6入口连接，供液泵6出口与节流阀3出口连接后又与冷板4进口连接，冷板4出口与气液分离器5入口连接。

5、进一步的，冷却装置包括液位传感器7，所述液位传感器7安装在气液分离器5内部。

6、为达到上述目的，本发明还提供了一种双路循环的制冷型两相流冷却方法，该冷却方法包括以下步骤：

7、冷板4出口的气液混合物进入气液分离器5，气体由气液分离器5中的气相出口进入压缩机1，经过压缩机1后的高温高压气体进入冷凝器2，由冷凝器2冷凝为液体后进入节流阀3，进入节流阀3后的气液混合物进入冷板4进行换热；

8、冷板4出口的气液混合物进入气液分离器5，液体由气液分离器5中的液相出口进入供液泵6，经过供液泵6后与节流阀3出口的气液混合物合流后进入冷板4进行换热。

9、进一步的，该冷却方法还包括制冷步骤：

10、当系统热耗增加时，气液分离器5中的液位降低，根据液位传感器7检测到的液位高度，当液位高度低于设定下限时，提高压缩机1的转速，降低供液泵6的转速；

11、当系统热耗减少时，气液分离器5中的液位升高，根据液位传感器7检测到的液位高度，当液位高度高于设定上限时，降低压缩机1的转速，提高供液泵6的转速；

12、在额定功耗状态下，根据液位传感器7检测到的液位高度，当气液分离器5中的液位处于设定的液位上限和下限之间时，维持压缩机1和供液泵6的转速不变。

13、进一步的，该冷却方法包括权利要求1至2任一项所述的双路循环的制冷型两相流冷却装置。

14、本发明提供一种双路循环的制冷型两相流冷却装置及方法，冷媒经压缩机直接供入冷板，使冷却系统供液温度为制冷循环中的蒸发温度，避免了外部环境温度约束，解决了高温工况下常规两相流供液温度高的问题；利用气液分离器对设备出口的气液混合物进行气液分离，设计双路循环系统，气体流量经由压缩机回路进行循环，液体流量经由供液泵回路进行循环，避免气液混合物对压缩机系统带来的液击风险；利用气液分离器中液位信息实时调节压缩机和供液泵的转速，匹配系统不同的热负载功率，使冷却系统在各工况下均保持稳定运行。

15、

技术特征：

1.一种双路循环的制冷型两相流冷却装置，其特征在于：包括气体回路和液体回路；

2.根据权利要求1所述的双路循环的制冷型两相流冷却装置，其特征在于：包括液位传感器（7），所述液位传感器（7）安装在气液分离器（5）内部。

3.一种双路循环的制冷型两相流冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的双路循环的制冷型两相流冷却方法，其特征在于，还包括制冷步骤：

5.根据权利要求3所述的双路循环循环的制冷型两相流冷却方法，其特征在于包括权利要求1至2任一项所述的双路循环的制冷型两相流冷却装置。

技术总结本发明属于冷却技术领域，公开了一种双路循环的制冷型两相流冷却装置及方法；包括气体回路和液体回路：气体回路包括压缩机、冷凝器、节流阀、冷板、气液分离器，气液分离器气相出口与压缩机入口连接，压缩机排气口与冷凝器进口相连，冷凝器出口与节流阀进口连接，节流阀出口与冷板进口连接，冷板出口与气液分离器入口连接；液体回路包括节流阀、冷板、气液分离器、供液泵，气液分离器液相出口与供液泵入口连接，供液泵出口与节流阀出口连接后又与冷板进口连接，冷板出口与气液分离器入口连接；本发明克服了现有制冷技术中可能会产生液击风险以及不适用于高热流密度、高热耗电子系统散热需求的缺点。技术研发人员：李力,钱吉裕,陈国平受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25