The invention relates to an on-board evaporative refrigeration comprehensive heat management system, a method and an application thereof, belonging to the field of the cooling of an airborne equipment. The utility model comprises a high heat flow heating element, a spray cooling circulation subsystem and an evaporative refrigeration circulation subsystem, and also comprises a phase change heat exchanger (7) connected with the two and a fuzzy PID control system (10). The fuzzy PID control system using the system, considering the influence of thermal inertia, cold fully utilized as the phase change material storage; through the compressor frequency, to use a vapor cycle refrigeration system while providing cooling capacity for the purpose of refrigeration space and airborne high heat flux heating element, make the system integration, integration, comprehensive management of cooling capacity vapor cycle refrigeration system, reasonable matching of heat load heat load and refrigeration space airborne high heat flux components, greatly reduce the system weight, meet the requirements of airborne equipment.
【技术实现步骤摘要】
机载蒸发循环制冷综合热管理系统及其方法与应用
本专利技术涉及一种机载蒸发循环制冷综合热管理系统及其方法与应用,属机载设备冷却领域。
技术介绍
针对高功率的电子元件,传统的冷却技术已不能满足冷却要求。基于相变换热冷却的喷雾冷却技术具有高热流密度的冷却能力,可以满足激光冷却、高热流电子设备冷却等大功率电子元器件的冷却要求。而一定体积的相变材料冷却能力是有限的,当固态材料完全液化后需要额外的冷量使其冷凝成固态,以实现相变换热器的蓄冷;为了综合、高效地利用机载蒸发循环制冷系统,保证其在为座舱提供冷量的同时,合理、适时地对相变换热器进行蓄冷,在满足系统热负荷的基础上,机载蒸发制冷循环系统的综合热管理的技术研究与工程运用势在必行。作为机载设备,不仅满足冷却性能需求,还应考虑自重问题,飞机的升力有限,飞机自身结构和系统自重越轻,带来的潜在经济效益越大,对于战斗机而言更为重要。同时蒸发制冷循环的制冷能力备受关注且在现役飞机中广泛使用。尤其是随着多电、全电飞机概念的提出,现代化飞行器逐渐向能源综合管理一体化的方向发展,因此作为机载设备,向集成化、一体化发展是必然的趋势。综合以上发展趋势,本专利技术给出一种经济性好、集成度高的机载蒸发循环制冷综合热管理系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一套冷却效率高、集成度高的机载蒸发循环制冷综合热管理系统及其方法与应用。该机载蒸发循环制冷综合热管理系统的其特征在于:包括蒸发制冷循环子系统、高热流发热元件喷雾冷却循环子系统;还包括连接上述两个子系统且内填充相变介质的相变换热器以及进行综合热管理的模糊PID控制系统;其中蒸发制冷循环 ...
【技术保护点】
一种机载蒸发循环制冷综合热管理系统,其特征在于:包括蒸发制冷循环子系统、高热流发热元件喷雾冷却循环子系统;还包括连接上述两个子系统且内填充相变介质的相变换热器(7)以及进行综合热管理的模糊PID控制系统;其中蒸发制冷循环子系统包括:冷凝器(2)、蒸发器(6)、第一膨胀阀(4)、第二膨胀阀(5)、压缩机(1)、三通阀(3)和第一缓冲罐(8);其中三通阀(3)的第一口连接冷凝器(2)的热边出口,三通阀(3)的第二口连接第一膨胀阀(4)的入口,三通阀(3)的第三口连接第二膨胀阀(5)的入口,第一膨胀阀(4)的出口与蒸发器(6)冷侧入口相连,蒸发器(6)的热边与载冷剂管路相连,载冷剂的冷量用于制冷空间制冷;第二膨胀阀(5)的出口与相变换热器(7)第二边入口相连,相变换热器(7)第二边出口、蒸发器(6)冷侧出口并联于第一缓冲罐(8)后再接到压缩机(1)入口,压缩机(1)出口连接冷凝器(2)热边入口;其中高热流发热元件喷雾冷却循环子系统包括:第二缓冲罐(11),循环泵(13),过滤器(14),流量调节阀(15),喷雾腔(16),旁通阀(12);其中喷雾腔(16)出口分成两路,一路与旁通阀(12)第 ...
【技术特征摘要】
1.一种机载蒸发循环制冷综合热管理系统,其特征在于:包括蒸发制冷循环子系统、高热流发热元件喷雾冷却循环子系统;还包括连接上述两个子系统且内填充相变介质的相变换热器(7)以及进行综合热管理的模糊PID控制系统;其中蒸发制冷循环子系统包括:冷凝器(2)、蒸发器(6)、第一膨胀阀(4)、第二膨胀阀(5)、压缩机(1)、三通阀(3)和第一缓冲罐(8);其中三通阀(3)的第一口连接冷凝器(2)的热边出口,三通阀(3)的第二口连接第一膨胀阀(4)的入口,三通阀(3)的第三口连接第二膨胀阀(5)的入口,第一膨胀阀(4)的出口与蒸发器(6)冷侧入口相连,蒸发器(6)的热边与载冷剂管路相连,载冷剂的冷量用于制冷空间制冷;第二膨胀阀(5)的出口与相变换热器(7)第二边入口相连,相变换热器(7)第二边出口、蒸发器(6)冷侧出口并联于第一缓冲罐(8)后再接到压缩机(1)入口,压缩机(1)出口连接冷凝器(2)热边入口;其中高热流发热元件喷雾冷却循环子系统包括:第二缓冲罐(11),循环泵(13),过滤器(14),流量调节阀(15),喷雾腔(16),旁通阀(12);其中喷雾腔(16)出口分成两路,一路与旁通阀(12)第一端相连,另一路经过第二缓冲罐(11)后与相变换热器(7)第一边入口相连,相变换热器(7)第一边出口经过循环泵(13)后与旁通阀(12)第二端并联,并联后再依次经过过滤器(14)、流量调节阀(15)后与喷雾腔(16)入口相连;喷雾腔(16)用于位于其腔内的发热原件的冷却;其中模糊PID控制系统包括用于控制压缩机(1)转速和三通阀(3)开度的模糊PID控制器(10),还包括散布于相变换热器(7)多个测温点(9)的温度传感器。2.利用权利要求1所述的机载蒸发循环制冷综合...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙程斌,王镭,蒋彦龙,刘湘婉,高放,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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