一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置

本技术属于高热流密度散热装置，具体涉及一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置。

背景技术：

1、随着航空航天技术的不断进步，飞行器上的设备正朝着多元化、复杂化和小型化的方向发展。然而，这种进步也带来了一个严峻的问题：设备产生的热量急剧增加。由于电子设备的散热表面越来越小，传统的冷却方法已经无法满足其散热需求。考虑到单一冷却技术的限制，飞行器上的电子设备现在需要高达10千瓦的冷却能力，而它们对自身温度和环境温度的要求也变得更高。

2、数据显示，与散热有关的集成电路故障占所有集成电路故障的50％以上。在高温工作环境下，电子器件的故障率与温度成指数关系增长，这对设备中的元器件产生了不利影响，最终导致电子设备的失效。因此，针对飞行器上的电子设备，热设计不仅需要控制温度，还需要提供足够的冷却能力。

3、随着航天器上的电子设备和其他设备变得越来越复杂，散热和热控制变得愈发重要。目前的研究表明，毛细泵回路系统存在一些固有的限制，机械泵驱动的两相流冷却系统是未来航空热控系统的可行解决方案。

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的泵驱两相回路装置，该高热流密度散热的泵驱两相回路装置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系统变为气相，之后气相工质经过冷却系统降温变为液相，不足的工质由储液罐补充，从而能保证回路内的动态平衡，从而达到最大幅度的散热效果且能保持该回路装置整体的平稳运行。

2、一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，包括由蒸发器、冷凝器、储液罐、齿轮泵、过滤器和连接管路组成的泵驱两相系统，所述蒸发器、冷凝器、储液罐、齿轮泵和过滤器之间均通过连接管路相互连通，还包括由蒸发器组成的加热系统，还包括由冷凝器与冷水机组组成的冷却系统，还包括由温度传感器、压力传感器、流量计和数据采集卡通过电信号连接组成的数据采集系统，所述加热系统和冷却系统均包含在泵驱两相系统内。

3、优选的，所述齿轮泵、过滤器、蒸发器、冷凝器和储液罐均通过连接管路依次连通。

4、优选的，所述储液罐的底部再通过连接管路与齿轮泵的输入端连通从而形成循环回路。

5、优选的，所述齿轮泵和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。

6、优选的，所述过滤器与蒸发器之间以及蒸发器与冷凝器之间的连接管路上均安装有温度传感器和压力传感器。

7、优选的，所述蒸发器包括加热棒、加热块和保温层，所述加热棒穿设在加热块的内部且加热棒和加热块固定连接在保温层内部，加热块的两侧均固定连接有保温层。

8、优选的，所述蒸发器上的连接管路的外部安装有温度传感器，所述储液罐的顶部安装有温度传感器和压力传感器。

9、优选的，所述冷却系统包括冷凝器和恒温水浴，所述冷凝器的输出端和输入端分别与储液罐和蒸发器连通，所述恒温水浴的输出端通过连接管路与冷凝器连通。

10、优选的，所述恒温水浴输出端与冷凝器之间的连接管路上安装有流量计。

11、优选的，所述温度传感器、压力传感器和流量计均通过电信号与数据采集卡呈电连接，所述数据采集卡与外部的中央处理器电连接。

12、上述技术方案有益效果在于：

13、(1)该高热流密度散热的泵驱两相回路装置通过泵驱两相系统、加热系统和冷却系统的设置，工质从齿轮泵进入过滤器，高压低温的工质沿着连接管路进入蒸发器中经加热系统加热升温，工质升温沸腾后进入冷凝器，经过冷却系统降温后流入储液罐，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系统变为气相，之后气相工质经过冷却系统降温变为液相，不足的工质由储液罐补充，从而能保证回路内的动态平衡，从而达到最大幅度的散热效果且能保持该回路装置整体的平稳运行；

14、(2)该高热流密度散热的泵驱两相回路装置通过数据采集系统和泵驱两相系统的设置，数据采集系统能实时检测泵驱两相系统中各个部位的温度和压力的变化，从而通过控制单元使回路内整体的散热效果保持动态平衡，便于长时间稳定的对高热流密度的电子器件散热。

技术特征：

1.一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，包括由蒸发器(1)、冷凝器(2)、储液罐(3)、齿轮泵(4)、过滤器(5)和连接管路(6)组成的泵驱两相系统，其特征在于：所述蒸发器(1)、冷凝器(2)、储液罐(3)、齿轮泵(4)和过滤器(5)之间均通过连接管路(6)相互连通，还包括由蒸发器(1)组成的加热系统，还包括由冷凝器(2)与冷水机组组成的冷却系统，还包括由温度传感器(7)、压力传感器(8)、流量计(9)和数据采集卡(10)通过电信号连接组成的数据采集系统，所述加热系统和冷却系统均包含在泵驱两相系统内。

2.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述齿轮泵(4)、过滤器(5)、蒸发器(1)、冷凝器(2)和储液罐(3)均通过连接管路(6)依次连通。

3.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述储液罐(3)的底部再通过连接管路(6)与齿轮泵(4)的输入端连通从而形成循环回路。

4.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述齿轮泵(4)和过滤器(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)。

5.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述过滤器(5)与蒸发器(1)之间以及蒸发器(1)与冷凝器(2)之间的连接管路(6)上均安装有温度传感器(7)和压力传感器(8)。

6.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述蒸发器(1)包括加热棒(101)、加热块(102)和保温层(103)，所述加热棒(101)穿设在加热块(102)的内部且加热棒(101)和加热块(102)固定连接在保温层(103)内部，加热块(102)的两侧均固定连接有保温层(103)。

7.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述蒸发器(1)上的连接管路(6)的外部安装有温度传感器(7)，所述储液罐(3)的顶部安装有温度传感器(7)和压力传感器(8)。

8.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述冷却系统包括冷凝器(2)和恒温水浴(11)，所述冷凝器(2)的输出端和输入端分别与储液罐(3)和蒸发器(1)连通，所述恒温水浴(11)的输出端通过连接管路(6)与冷凝器(2)连通。

9.根据权利要求8所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述恒温水浴(11)输出端与冷凝器(2)之间的连接管路(6)上安装有流量计(9)。

10.根据权利要求1所述的一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，其特征在于：所述温度传感器(7)、压力传感器(8)和流量计(9)均通过电信号与数据采集卡(10)呈电连接，所述数据采集卡(10)与外部的中央处理器电连接。

技术总结本技术涉及一种高热流密度散热的泵驱两相回路装置，本技术有效解决了现有的散热方式易将外界环境中的灰尘、水汽吸入到机柜内部，易引起电气元件故障的问题，同时通过相变潜热解决了小质量流量下高热流密度散热以及电子器件表面均温性问题。该高热流密度散热的泵驱两相回路装置通过泵驱两相系统、加热系统和冷却系统的设置，高压低温的工质沿着连接管路进入蒸发器中经加热系统加热升温，工质升温沸腾后进入冷凝器，经过冷却系统降温后流入储液罐，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系统变为气相，之后气相工质经过冷却系统降温变为液相，从而能保证回路内的动态平衡，达到最大幅度的散热效果且能保持该回路装置整体平稳运行。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