一种高热流密度散热两相控温系统

本技术属于电子元器件散热方法，具体涉及一种高热流密度散热两相控温系统。

背景技术：

1、泵驱两相流体回路系统是利用工质在循环流动过程中的蒸发吸热和冷凝放热过程，进行热量收集、输运的热控系统。工质在循环泵的驱动下流入蒸发器，在进入蒸发器后工质吸收热量由单相变成气液两相状态，两相流体经过冷凝器释放热量后由气液两相变为液态，再进入循环泵，形成吸热、输运和放热的整个循环。

2、泵驱两相流体回路是解决瞬时高热流密度散热的最有效手段，同时也面对一些稳定控制的难题。由于蒸发沸腾是一个非常剧烈的过程，瞬时高热流会导致蒸发器的温度、压力的剧烈波动，以及两相流体在输运过程中的不稳定性，从而引起控温目标的温度波动。目前国内外关于泵驱两路流体回路的控制方面研究的报道，仅在稳态的储液器温度控制方面有较多研究，没有对过冷度、供液温度的控制及其关联性进行系统性研究，也没有瞬态热冲击控制的稳定性方面的报道。综上所述，对瞬时高热流密度散热的泵驱两相流体回路系统的控制方法是两相散热系统技术的关键，因此目前亟需一种能够在过冷度、供液温度、稳定性方面对小质量流量下瞬时高热流密度散热的泵驱两相流体回路系统进行有效控制的方法，以解决系统在瞬时高热流冲击下的稳定性。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种高热流密度散热两相控温系统，该高热流密度散热两相控温系统能根据数据采集系统所收集到回路中各个部位工质的实时状态而控制整体回路的运行状态，高压低温的工质经蒸发器加热升温，工质升温沸腾后进入冷凝器，经过降温后流入储液罐，最终通过齿轮泵完成一个循环，能根据热源功率的增加或减小而使回路内的液相工质经过加热变为气相，之后气相工质经过冷却降温变为液相，不足的工质由储液罐补充，且储液罐本身能对其内部的工质加热或冷凝，能控制其内部的压力，从而实现蒸发器蒸发温度的控制，使整体回路能根据热源功率的增加和减小而控制整体回路内气相工质和液相工质相互转变，从而使泵驱两相回路内的温度保持动态平衡，使该控温方法能稳定高效的运行。

2、一种高热流密度散热两相控温系统，包括泵驱两相系统和数据采集系统，所述泵驱两相系统包括蒸发器、冷凝器、储液罐、齿轮泵和过滤器，所述蒸发器、冷凝器、储液罐、齿轮泵和过滤器相互之间均连接有连接管路且均通过连接管路相互连通，所述储液罐的内部设置有可控制其内部压力的盘管，所述数据采集系统包括温度传感器、压力传感器、流量计和数据采集卡，所述温度传感器、压力传感器和流量计均通过导线以电信号的形式与数据采集卡电连接，所述数据采集系统安装在泵驱两相系统内。

3、优选的，所述齿轮泵与过滤器之间的连接管路上安装有温度传感器、压力传感器和流量计。

4、优选的，所述储液罐包括罐体、透明玻璃和盘管，所述罐体的上半部分固定安装有透明玻璃，所述盘管呈螺旋状固定安装在罐体的内部，罐体的底端通过连接管路与齿轮泵连通。

5、优选的，所述蒸发器外部的连接管路上安装有温度传感器，所述蒸发器与冷凝器之间的连接管路上安装有温度传感器和压力传感器。

6、优选的，所述冷凝器的外部设置有恒温水浴，所述恒温水浴的进水端和出水端均通过连接管路与冷凝器的两端口连通。

7、优选的，所述恒温水浴进水端与冷凝器之间的连接管路中部安装有齿轮泵。

8、优选的，所述恒温水浴出水端与冷凝器之间的连接管路上安装有流量计。

9、优选的，所述储液罐的顶端安装有温度传感器和压力传感器。

10、优选的，所述齿轮泵、蒸发器和冷凝器均通过导线与外部控制器电连接。

11、优选的，所述数据采集卡通过电信号的形式与外部控制器连接。

12、上述技术方案有益效果在于：

13、(1)该高热流密度散热两相控温系统能根据数据采集系统所收集到回路中各个部位工质的实时状态而控制整体回路的运行状态，高压低温的工质经蒸发器加热升温，工质升温沸腾后进入冷凝器，经过降温后流入储液罐，最终通过齿轮泵完成一个循环，能根据热源功率的增加或减小而使回路内的液相工质经过加热变为气相，之后气相工质经过冷却降温变为液相，不足的工质由储液罐补充，且储液罐本身能对其内部的工质加热或冷凝，能控制其内部的压力，从而实现蒸发器蒸发温度的控制，使整体回路能根据热源功率的增加和减小而控制整体回路内气相工质和液相工质相互转变，从而使泵驱两相回路内的温度保持动态平衡，使该控温方法能稳定高效的运行。

技术特征：

1.一种高热流密度散热两相控温系统，包括泵驱两相系统和数据采集系统，其特征在于：所述泵驱两相系统包括蒸发器(1)、冷凝器(2)、储液罐(3)、齿轮泵(4)和过滤器(5)，所述蒸发器(1)、冷凝器(2)、储液罐(3)、齿轮泵(4)和过滤器(5)相互之间均连接有连接管路(6)且均通过连接管路(6)相互连通，所述储液罐(3)的内部设置有可控制其内部压力的盘管(303)，所述数据采集系统包括温度传感器(7)、压力传感器(8)、流量计(9)和数据采集卡(10)，所述温度传感器(7)、压力传感器(8)和流量计(9)均通过导线以电信号的形式与数据采集卡(10)电连接，所述数据采集系统安装在泵驱两相系统内。

2.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述齿轮泵(4)与过滤器(5)之间的连接管路(6)上安装有温度传感器(7)、压力传感器(8)和流量计(9)。

3.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述储液罐(3)包括罐体(301)、透明玻璃(302)和盘管(303)，所述罐体(301)的上半部分固定安装有透明玻璃(302)，所述盘管(303)呈螺旋状固定安装在罐体(301)的内部，罐体(301)的底端通过连接管路(6)与齿轮泵(4)连通。

4.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述蒸发器(1)外部的连接管路(6)上安装有温度传感器(7)，所述蒸发器(1)与冷凝器(2)之间的连接管路(6)上安装有温度传感器(7)和压力传感器(8)。

5.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述冷凝器(2)的外部设置有恒温水浴(11)，所述恒温水浴(11)的进水端和出水端均通过连接管路(6)与冷凝器(2)的两端口连通。

6.根据权利要求5所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述恒温水浴(11)进水端与冷凝器(2)之间的连接管路(6)中部安装有齿轮泵(4)。

7.根据权利要求5所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述恒温水浴(11)出水端与冷凝器(2)之间的连接管路(6)上安装有流量计(9)。

8.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述储液罐(3)的顶端安装有温度传感器(7)和压力传感器(8)。

9.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述齿轮泵(4)、蒸发器(1)和冷凝器(2)均通过导线与外部控制器电连接。

10.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热两相控温系统，其特征在于：所述数据采集卡(10)通过电信号的形式与外部控制器连接。

技术总结本技术涉及一种高热流密度散热两相控温系统，本技术有效解决了瞬时高热流会导致蒸发器的温度、压力的剧烈波动，以及两相流体在输运过程中的不稳定性引起控温目标温度波动的问题。一种高热流密度散热两相控温系统，包括泵驱两相系统和数据采集系统，泵驱两相系统包括蒸发器、冷凝器、储液罐、齿轮泵和过滤器，数据采集系统包括温度传感器、压力传感器、流量计和数据采集卡，该系统能根据数据采集系统所收集到回路中各个部位工质的实时状态而控制整体回路的运行状态，使整体回路能根据热源功率的增加和减小而控制整体回路内气相工质和液相工质相互转变，从而使泵驱两相回路内的温度保持动态平衡，使该控温方法能稳定高效的运行。技术研发人员：李璐璐,郭亚宁,郭向吉,张博受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：20231113技术公布日：2024/8/1