一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15432219 阅读:418 留言:0更新日期:2017-05-25 16:53
本发明专利技术公开了一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置及方法,包括有制冷机组、相变蓄冷装置、储液箱,制冷机组的两个输出端与相变蓄冷装置的两个制冷端通过管道连接,相变蓄冷装置的两个载冷端分别与水泵的一端、比例积分合流阀的一端通过管道连接,水泵的另一端与储液箱的出液口连接,储液箱的进液口与负载之间的管道上设置有流量计,比例积分合流阀与负载之间的管道上设置有过滤器,比例积分合流阀的第三端接在储液箱的进液口与流量计之间的管道上。本发明专利技术采用采用粗调和精调相结合的形式,可以降低响应时间,以达到消除控温滞后性的目的;本发明专利技术可以在不同的设定温度区间范围内确保供液温度的稳定。

A high precision liquid mixing temperature fluidic device and method based on the mechanism of phase change cold storage

The invention discloses a high precision liquid mixing temperature fluidic device and method based on the mechanism of phase change cold storage, including refrigeration unit, cool storage device, a liquid storage tank, and the end of phase two output refrigeration unit cold storage device two for the cold end is connected with a pipeline, phase change cold storage device two the cold end respectively with the pump end, one end of the proportional integral mixing valve is connected with a pipeline, the water pump and the other end of the liquid storage tank is connected with the liquid outlet and the liquid storage tank and the liquid inlet load between the pipeline is provided with a flow meter, and the load proportional integral confluence valve is arranged on the pipeline between filter, proportional integral confluence valve of the third end of the pipe is connected between the liquid storage tank and the liquid inlet of the flowmeter. The invention adopts a coarse and fine phase combination can reduce the response time, so as to eliminate the temperature hysteresis; the invention can ensure that the liquid temperature stability in different temperature range within the set.

【技术实现步骤摘要】
一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置及方法
本专利技术主要涉及相变蓄冷
,具体涉及一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置及方法。
技术介绍
随着微电子技术和芯片工艺的日趋成熟和新材料的涌现,电子元器件的小型集成化已经成为电子设备的主要发展趋势,元器件的热流密度迅速攀升,电子行业的发展势必需要热可靠性设计和高效冷却技术提供技术保障。比如广泛用于工业设备和军用装备的大功率半导体激光器,由于工作温度变化会引起其波长漂移并导致光电效率转化降低,因此半导体激光器液冷设备的控温精度指标通常都要求优于±0.3℃甚至更高。现有的高精度液冷设备通常都是采用能量匹配的原理进行温度控制,比如载冷剂侧的动态热补偿、制冷系统的PID调节或者压缩机的变频控制等方法;上述控温方法都要求液冷设备中制冷系统的制冷能力大于负载发热量,然后在工作过程中采用卸载或热补偿的方式消除供液温度的过冷和过热。结合激光器的效率以及制冷机组的能效比进行综合计算,采用上述方法设计的液冷机组额定耗电功率是激光器出光功率的3~5倍,体积和重量也远远大于激光器本身。随着半导体激光器功率的不断提升,高昂的运行费用和庞大的设备体积重量所带来不利影响也日益明显;更为关键的是,传统的控温方法具备一定的滞后性,在负载剧变(激光器开启和关闭)工况下,供液温度会产生不可避免的波动,影响激光器工作的可靠性。
技术实现思路
为了在满足激光器工作温度需求的基础上实现液冷源设备的小型化、轻量化和低耗电量,并在负载剧变工况下仍然维持供液温度的稳定,本专利技术提供了一种基于相变蓄冷机制高精度液冷掺流控温装置及方法,可以结合激光器工作的占空比等特性大幅降低配套液冷设备的耗电功率和体积重量,并在全工况下维持供液温度的稳定。本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,其特征在于:包括有制冷机组、相变蓄冷装置、储液箱,制冷机组的两个输出端与相变蓄冷装置的两个制冷端通过管道连接,相变蓄冷装置的两个载冷端分别与水泵的一端、比例积分合流阀的一端通过管道连接,水泵的另一端与储液箱的出液口连接,储液箱的进液口与负载之间的管道上设置有流量计,比例积分合流阀与负载之间的管道上设置有过滤器,比例积分合流阀的第三端接在储液箱的进液口与流量计之间的管道上。所述的一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,其特征在于:所述相变蓄冷装置中可以根据负载需求温度指标的不同分别填充相变温度点不同的蓄冷材料。所述的一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,其特征在于:所述蓄冷材料采用石蜡石墨复合材料、熔融盐或水。一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置的主液路分为A路和B路,A路为负载-流量计-比例积分合流阀-过滤器-负载,流通着负载返回的高温冷却液;B路为储液箱-水泵-相变蓄冷装置-比例积分合流阀,通过相变蓄冷装置进行降温;(2)相变蓄冷装置的释冷温度点就是内部相变材料的相变温度点,因此在释冷过程中相变蓄冷装置侧温度是恒定的,由于相变蓄冷装置内各流道的换热面积和表面换热效率是相同的,因此系统的总换热量和A路流量是线性相关的,通过调节A/B路的流量精准配比便可以实现精确控温;(3)设置两个测量温度点A、B,温度点A设置在相变蓄冷装置与比例积分合流阀之间的管道上,温度点B设置在过滤器与负载之间的管道上;(4)采用粗调和精调两种模式相结合的方式进行精确控温,粗调模式为相变蓄冷装置分档输出,精调模式为供液采用比例积分掺流调节,具体为:1)在温度点A测量温度明显小于供液温度设定值时,说明相变蓄冷装置投入的冷量大于激光器发热量,需要相变蓄冷装置降档运行;温度点A接近设定温度时,说明相变蓄冷装置投入的冷量已经非常临界,相变蓄冷装置应适当加大冷量投入;2)在温度点B测量温度小于供液温度设定值时,说明A路投入的流量大于需求值,通过比例积分合流阀增加B路的投入百分比;温度点B测量温度大于设定温度时,说明A路投入的流量偏小,通过比例积分合流阀增加A路的投入百分比。本专利技术的原理是:本专利技术的控温方法应用在为固体激光器负载散热时,制冷机组的制冷量通常不需要等同于载冷单元的放冷量,这是由于固体激光器的工作不是一个连续的过程,而是一个间歇工作的过程;因此,可以根据激光器工作的占空比科学配置制冷机组和蓄冷器,实现制冷机组连续运转制冷、载冷单元间歇工作输出冷量的工作模式,最终实现降低设备的体积重量和耗电功率。本专利技术的优点是:本专利技术采用采用粗调和精调相结合的形式,可以降低响应时间,以达到消除控温滞后性的目的;本专利技术可以在不同的设定温度区间范围内确保供液温度的稳定。附图说明图1为本专利技术的示意框图。具体实施方式如图1所示,一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,包括有制冷机组1、相变蓄冷装置2、储液箱3,制冷机组1的两个输出端与相变蓄冷装置2的两个制冷端通过管道连接,相变蓄冷装置2的两个载冷端分别与水泵4的一端、比例积分合流阀5的一端通过管道连接,水泵4的另一端与储液箱3的出液口连接,储液箱3的进液口与负载6之间的管道上设置有流量计7,比例积分合流阀5与负载6之间的管道上设置有过滤器8,比例积分合流阀5的第三端接在储液箱3的进液口与流量计7之间的管道上。相变蓄冷装置2中可以根据负载需求温度指标的不同分别填充相变温度点不同的蓄冷材料。蓄冷材料采用石蜡石墨复合材料、熔融盐或水。一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温方法,包括以下步骤:(1)将基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置的主液路分为A路和B路,A路为负载-流量计-比例积分合流阀-过滤器-负载,流通着负载返回的高温冷却液;B路为储液箱-水泵-相变蓄冷装置-比例积分合流阀,通过相变蓄冷装置进行降温;(2)相变蓄冷装置的释冷温度点就是内部相变材料的相变温度点,因此在释冷过程中相变蓄冷装置侧温度是恒定的,由于相变蓄冷装置内各流道的换热面积和表面换热效率是相同的,因此系统的总换热量和A路流量是线性相关的,通过调节A/B路的流量精准配比便可以实现精确控温;(3)设置两个测量温度点A、B,温度点A设置在相变蓄冷装置与比例积分合流阀之间的管道上,温度点B设置在过滤器与负载之间的管道上;(4)采用粗调和精调两种模式相结合的方式进行精确控温,粗调模式为相变蓄冷装置分档输出,精调模式为供液采用比例积分掺流调节,具体为:1)在温度点A测量温度明显小于供液温度设定值时,说明相变蓄冷装置投入的冷量大于激光器发热量,需要相变蓄冷装置降档运行;温度点A接近设定温度时,说明相变蓄冷装置投入的冷量已经非常临界,相变蓄冷装置应适当加大冷量投入;2)在温度点B测量温度小于供液温度设定值时,说明A路投入的流量大于需求值,通过比例积分合流阀增加B路的投入百分比;温度点B测量温度大于设定温度时,说明A路投入的流量偏小,通过比例积分合流阀增加A路的投入百分比。本文档来自技高网...
一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置及方法

【技术保护点】
一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,其特征在于:包括有制冷机组、相变蓄冷装置、储液箱,制冷机组的两个输出端与相变蓄冷装置的两个制冷端通过管道连接,相变蓄冷装置的两个载冷端分别与水泵的一端、比例积分合流阀的一端通过管道连接,水泵的另一端与储液箱的出液口连接,储液箱的进液口与负载之间的管道上设置有流量计,比例积分合流阀与负载之间的管道上设置有过滤器,比例积分合流阀的第三端接在储液箱的进液口与流量计之间的管道上。

【技术特征摘要】
1.一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,其特征在于:包括有制冷机组、相变蓄冷装置、储液箱,制冷机组的两个输出端与相变蓄冷装置的两个制冷端通过管道连接,相变蓄冷装置的两个载冷端分别与水泵的一端、比例积分合流阀的一端通过管道连接,水泵的另一端与储液箱的出液口连接,储液箱的进液口与负载之间的管道上设置有流量计,比例积分合流阀与负载之间的管道上设置有过滤器,比例积分合流阀的第三端接在储液箱的进液口与流量计之间的管道上。2.根据权利要求1所述的一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,其特征在于:所述相变蓄冷装置中可以根据负载需求温度指标的不同分别填充相变温度点不同的蓄冷材料。3.根据权利要求2所述的一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置,其特征在于:所述蓄冷材料采用石蜡石墨复合材料、熔融盐或水。4.一种基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将基于相变蓄冷机制的高精度液冷掺流控温装置的主液路分为A路和B路,A路为负载-流量计-比例积分合流阀-过滤器-负载,流通着负载返回的高温冷却液;B路为储液箱-水泵-相变蓄冷装置-比...

【专利技术属性】
技术研发人员:葛磊于世杰陈建辉王波赵宏延
申请(专利权)人:安徽亿瑞深冷能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:安徽,34

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