【技术实现步骤摘要】
一种飞机周期性大功率密度热载荷的喷雾冷却系统
本专利技术属于电子温控领域,特别涉及一种飞机周期性大功率密度热载荷的喷雾冷却系统。
技术介绍
随着飞机航电功能的不断增强,其载有的电子设备数量越来越多,设备的功率也越来越大,而一旦设备工作产生的热量不能得到及时的排散,设备工作的温度降急剧增加,使其工作性能大为降低。随着对飞行任务要求的提高,出现了一系列具有高热流密度、短时间间歇工作的大功率组件,比如机载雷达、激光武器和机动飞行控制系统等。这类系统的短时间峰值功率大大超过了平均发热量,峰值发热功率下运行时由于散热量不足而导致电子设备等温度上升过高超过其正常的安全工作温度,使得其热可靠性显著降低并会降低电子产品的效率,稳定性和寿命,甚至引起失效,起火和爆炸。小型化、多功能化以及集成化使得电子产品的“热障”问题日益凸显。因此,有效的热管理技术对于电子产品的设计至关重要。喷雾冷却是指液体工质在压力驱动下,通过雾化喷嘴或者雾化装置强制雾化成为微米级的液滴后被强制喷射到冷却介质表面实现冷却的过程。喷雾冷却具有换热性能强、换热温差小以及冷却介质需求量低等特点,其可实现针对某较小面积而有较高散热要求的高效散热。喷雾冷却技术分为:(1)单工质喷雾冷却。该技术通过液体泵使液体产生压力后,通过单工质喷嘴喷射出液体;(2)双工质喷雾冷却。该技术借助于高压压缩空气,采用空气雾化喷嘴,气液汇合后由喷嘴喷射成雾状射流。
技术实现思路
通常情况下,雾化工质吸收热量后需要冷却循环将其恢复初始状态,然而,若热载荷呈1MW-1KW周期性变化,每种状态维持数秒时,常规情况下需针对最高热载荷工况设计较高冷 ...
【技术保护点】
1.一种飞机周期性大功率密度热载荷的喷雾冷却系统,其特征在于包括:涡轮(1)、第一至第四三通流量阀(201至204)、第一引射器(301)、第二引射器(302)、喷雾装置(4)、相变材料换热器(5)、温度传感器(6)、气液分离器(7)、初级换热器(8)、第一至第五切换阀门(901至905)、驱动泵(10)、燃油换热器(11)、冲压空气换热器(12)、储液器(13)、过滤器(14)、控制单元(15),其中,发动机引气而来的高温高压气体分为两路,一路通过涡轮(1)膨胀降温成为低温低压的气体,另一路为直接来自发动机引气的高温高压气体,通过第一至第四三通流量阀(201至204)控制两路气体的混合比,混合后的气体被连接到喷雾装置(4)中的喷嘴,作为喷雾气源,喷雾装置(4)用于通过喷嘴的引射作用,使液体工质和喷雾气源混合,而使工质雾化形成雾化工质,从而吸收热源热量,第一引射器(301)被用来抽吸雾化工质,使雾化工质进入相变材料换热器(5)进行散热,相变材料换热器(5)用于储存峰值热载荷时喷雾工质放出的热量,气液分离器(7)用于把雾化工质中的气体与液体分离开,第二引射器(302)用于借助抽吸作用而使 ...
【技术特征摘要】
1.一种飞机周期性大功率密度热载荷的喷雾冷却系统,其特征在于包括:涡轮(1)、第一至第四三通流量阀(201至204)、第一引射器(301)、第二引射器(302)、喷雾装置(4)、相变材料换热器(5)、温度传感器(6)、气液分离器(7)、初级换热器(8)、第一至第五切换阀门(901至905)、驱动泵(10)、燃油换热器(11)、冲压空气换热器(12)、储液器(13)、过滤器(14)、控制单元(15),其中,发动机引气而来的高温高压气体分为两路,一路通过涡轮(1)膨胀降温成为低温低压的气体,另一路为直接来自发动机引气的高温高压气体,通过第一至第四三通流量阀(201至204)控制两路气体的混合比,混合后的气体被连接到喷雾装置(4)中的喷嘴,作为喷雾气源,喷雾装置(4)用于通过喷嘴的引射作用,使液体工质和喷雾气源混合,而使工质雾化形成雾化工质,从而吸收热源热量,第一引射器(301)被用来抽吸雾化工质,使雾化工质进入相变材料换热器(5)进行散热,相变材料换热器(5)用于储存峰值热载荷时喷雾工质放出的热量,气液分离器(7)用于把雾化工质中的气体与液体分离开,第二引射器(302)用于借助抽吸作用而使气液分离器(7)分离出的气体从气液分离器(7)排出,气液分离器(7)分离出的液体回到储液器(13),初级换热器(8)用于对经过相变材料换热器(5)的末端工质进行初步冷却,第一至第五切换阀门(901至905)用于通过其切换而使末端工质在泵(10)驱动下有选择地进入燃油换热器(11)和/或冲压空气换热器(12),并随后回到相变材料换热器(5)。2.根据权利要求1所述的喷雾冷却系统,其特征在于:所述第一引射器(301)、第二引射器(302)为定压混合引射器,包括连接段、吸入室、喷嘴、混合室、扩压室及接头,所述第一引射器兼具引射和基本负荷冷却的功能。3.根据权利要求1所述的喷雾冷却系统,其特征在于:所述喷雾装置(4)采用至少一个喷嘴,喷嘴具有引射能力,所述喷雾装置(4)采用适宜温度的空气作为气体喷雾工质,采用从水、乙醇、表面活性剂和制冷剂中选出的一种液体作为液体喷雾工质。4.根据权利要求1所述的喷雾冷却系统,其特征在于:所述相变材料换热器(5)采用PAO冷却工质作为冷却工质;所述相变材料为从以下材料中选出的一种:低熔点金属相变材料,石蜡,熔融盐。5.根据权利要求1所述的喷雾冷却系统,其特征在于:所述相变材料换热器(5)后接一初级换热器(8),通过发动机引气与涡轮(1)降温混合后的气体作为热沉进行冷却。6.根据权利要求1所述的喷雾冷却系统,其特征在于:所述初级换热器(8)下游设有燃油换热器(11)、冲压空气换热器(12)和第一至第五切换阀门(901至905),根据温度传感器(6)传给控制单元(15)的信号,控制末端冷却回路的流动路径。7.根据权利要求1所述的喷雾冷却系统,其特征在于:...
【专利技术属性】
技术研发人员:李运泽,李超,熊凯,王霁翔,毛羽丰,李恩辉,李佳欣,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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