低温喷雾冷却实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供低温喷雾冷却实验装置及方法，属于冷却实验装置。所述实验装置包括液氮供液系统、喷雾腔系统、可视化和数据采集系统；所述液氮供液系统包括液氮管路和排空旁路，所述喷雾腔系统外壳由绝热层和预冷通道构成，并与真空泵、压力传感器、温度传感器连接，内部包含热沉、喷嘴、温度传感器，所述可视化和数据采集系统包含数据采集器、光源和高速摄像机。本发明专利技术充分利用喷雾时液氮迅速蒸发产生的低温蒸气经过预冷通道对喷雾腔内部预冷，实现制冷剂的多级利用，提高了液氮喷雾冷却性能，利用高速摄像机将喷雾冷却过程可视化。本装置通过将液氮雾化成大量细小液滴喷淋在热沉表面带走大量热量，实现高热流密度表面的快速冷却。

Low temperature spray cooling experimental device and method

The invention provides a cryogenic spray cooling experimental device and a method, belonging to a cooling experimental device. The experimental device comprises a liquid nitrogen supply system, a spray chamber system, a visualization and data acquisition system, and the liquid nitrogen supply system comprises a liquid nitrogen pipeline and a draining bypass. The spray chamber system shell is composed of an insulation layer and a pre cooling channel, and is connected with a vacuum pump, a pressure sensor and a temperature sensor, and the interior comprises a heat sink, a nozzle and a temperature sensor. Data acquisition system includes data acquisition device, light source and high-speed camera. The present invention makes full use of the low temperature steam generated by liquid nitrogen evaporation during the spray process to pre refrigerate the spray chamber through the pre cooling channel to realize the multi-stage utilization of the refrigerant, improve the spray cooling performance of liquid nitrogen, and visualize the spray cooling process by using a high-speed camera. By spraying liquid nitrogen into a large number of small droplets on the surface of the heat sink to take away a large amount of heat, the device achieves rapid cooling of the surface with high heat flux.

【技术实现步骤摘要】
低温喷雾冷却实验装置及方法
本专利技术涉及低温喷雾冷却实验装置，尤其用于高热流密度散热问题，本专利技术还涉及该系统的操作方法，具有喷雾腔绝热性能优越、低温工质利用率高、热沉面快速冷却、喷雾冷却过程可视化等特点。
技术介绍
众多研究结果表明常规冷却技术（强制风冷和强制水冷等）无法满足大功率设备高热流密度的散热需求，更无法满足低温环境试验条件的需求。因此必须使用新型冷却技术解决热流密度集聚问题。喷雾冷却技术具有传热系数大、温度均匀性好、过热度小、临界热流密度高和循环流量低的特点，是最具有竞争力的高热流密度热控制技术。本专利技术采用液氮喷雾冷却，通过液氮雾化的大量细小液滴撞击热沉面发生相变带走大量热量，有效控制机载设备高热流密度聚集引发的性能下降的问题。本专利技术意在通过这种低温喷雾冷却方式，实现对热沉面的快速冷却，充分利用液氮蒸发的低温氮气进行预冷，达到制冷剂的多级利用、降低系统设备的投资、节约运行成本的目的。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决航空航天领域中高功率激光技术、电子元器件高度集成与微型化等技术大量运用导致的高热流密度散热问题，提供低温喷雾冷却实验装置，利用本专利技术，通过将液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温喷雾冷却实验装置，其特征在于，该实验装置包括喷雾腔（22）；喷雾腔（22）外层由内向外依次设置预冷通道（15）、真空层（14）、保温层（13）；所述预冷通道（15）内壁设置有使喷雾腔（22）和预冷通道（15）相通的入口，预冷通道（15）外壁设置有出口，出口通过管道依次穿过上述真空层（14）和上述保温层（13）与外部真空泵（19）连接；上述喷雾腔（22）内安装有喷嘴（17）和热沉（18）；喷嘴（17）位于喷雾腔（22）水平方向中心，热沉（18）位于其正下方；喷雾腔（22）内部还安装有温度传感器（21）、压力传感器（3）、光源（20）、高速摄像机（16）和数据采集器（12）；数据采集器...

【技术特征摘要】
1.一种低温喷雾冷却实验装置，其特征在于，该实验装置包括喷雾腔（22）；喷雾腔（22）外层由内向外依次设置预冷通道（15）、真空层（14）、保温层（13）；所述预冷通道（15）内壁设置有使喷雾腔（22）和预冷通道（15）相通的入口，预冷通道（15）外壁设置有出口，出口通过管道依次穿过上述真空层（14）和上述保温层（13）与外部真空泵（19）连接；上述喷雾腔（22）内安装有喷嘴（17）和热沉（18）；喷嘴（17）位于喷雾腔（22）水平方向中心，热沉（18）位于其正下方；喷雾腔（22）内部还安装有温度传感器（21）、压力传感器（3）、光源（20）、高速摄像机（16）和数据采集器（12）；数据采集器（12）与温度传感器（21）、压力传感器（3）以及高速摄像机（16）连接；该实验装置还包括高压氮气瓶（1）；高压氮气瓶（1）出口通过减压阀（2）、压力传感器（3）后分别连接排空旁路（7）和液氮管路（9）两个支路；两个支路合并后与液氮池（10）入口连接；所述排空旁路（7）上设置截止阀（4），所述液氮管路（9）上依次设置截止阀（4）、液氮杜瓦罐（5）、低温电磁阀（8）；所述液氮池（10）出口经过流量计（11）后连接上述喷雾腔（22）内部的喷嘴（17）；所述流量计（11）与喷嘴（17）之间的管道依次穿过保温层（13）、真空层（14）、预冷通道（15）；上述液氮杜瓦罐（5）顶部接有泄压阀（6）和压力传感器（3）。2.根据权利要求1所述的低温喷雾冷却实验装置，其特征在于：所述喷嘴（17）上方设有温度传感器（21）。3.根据权利要求1所述的低温喷雾冷却实验装置，其特征在于：所述热沉（18）高度可调，热沉（18）顶面材料为紫铜，距热沉（18）顶面1mm处设有温度传感器（21），用于测量热沉表面温度，热沉顶面面积1cm2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵可，秦静，蒋彦龙，余阳梓，张振豪，
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