一种喷雾气化自动冷却系统技术方案

一种喷雾气化自动冷却系统，所述系统包括冷却系统和自动控制系统；所述冷却系统通过管路依次连接储液罐、减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴，所述热沉一侧与所述雾化喷嘴相对设置，所述热沉另一侧与发热光电元件连接；所述自动控制系统包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、控制器；本发明专利技术使用常压下饱和温度低于室温的制冷剂，且该制冷剂的气化潜热较大，能够满足便携式高热流的大功率激光设备、电子设备的散热需求。

【技术实现步骤摘要】
一种喷雾气化自动冷却系统
本专利技术属于制冷设备
，特别涉及高热流密度激光、电子设备的喷雾冷却系统。
技术介绍
随着激光、电子设备功率的大幅度增长，在有限的空间内散发出的热量急剧增加，如果不采取有效的散热措施，这些热量会使激光器、电子器件的温度迅速升高导致器件无法正常工作甚至被烧坏，因此如何及时消除因耗散功率所转化的高热流密度的热量成为制备高效高可靠性半导体激光器、电子设备的关键。而当前高热流密度的大功率激光器、电子元器件要求工作温度范围小、温度均匀性好，这必然就要求配套的散热系统的散热能力强、响应快、热阻小、散热均匀、效率高。喷雾冷却作为高效散热手段其热流密度可达到1000W/cm2，在高热流密度的激光器、电子设备散热上具有广阔的应用前景。喷雾冷却是将微量液体混入压力气流中形成雾状气液两相流体，通过喷雾产生射流并喷射到高温表面，通过液滴冲击、液膜流动、液膜表面蒸发、液膜核态沸腾以及二次成核等机理强化换热以使高温表面得到充分冷却。其主要优点是热阻低，具有较好的等温性和较高的热负荷能力并且需要的工质少，如压力雾化喷嘴使用水时热负荷达1000W/cm2，对应过热温度不超过60℃；蒸汽雾化喷嘴使用水时热负荷达1300W/cm2，对应过热温度不超过5℃。通过降低系统压力、液体过冷或使用微喷嘴阵列和压电板雾化流体，喷雾冷却方法很可能在未来的大功率激光器、电子设备冷却系统得到广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种可快速更换制冷剂的便携式喷雾气化自动冷却系统，通过喷雾冷却的高效散热能力与制冷剂较大的气化潜热结合起来，提高散热系统的散热能力，并通过控制器能实现自动控制。本专利技术的技术方案如下：一种喷雾气化自动冷却系统，所述系统包括冷却系统和自动控制系统；所述冷却系统通过管路依次连接储液罐、减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴，所述雾化喷嘴与热沉一侧相对设置，所述热沉另一侧与发热光电元件连接；所述储液罐内设置有制冷剂，所述制冷剂自所述储液罐经所述减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴作用后，喷射至所述热沉表面，降低所述热沉温度；所述自动控制系统包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、控制器；所述控制器与所述压力传感器、所述温度传感器、所述减压阀、所述流量调节阀电连接；所述温度传感器输送所述热沉的温度数据到所述控制器，所述控制器控制调节所述流量调节阀的开度，使所述热沉的温度达到设定温度值；所述控制器调整调节所述减压阀节阀的开度，使所述减压阀出口压力值与设定压力值保持一致,达到冷却效果。进一步的，所述储液罐、减压阀之间设置有快速接头，所述储液罐与所述快速接头设置有多组，多组所述储液罐与所述快速接头并联连接，能够快速而方便的更换所述储液罐，使自动冷却系统连续工作；所述储液罐倒置，所述储液罐内设置有液态的所述制冷剂，室温下所述制冷剂气化使得所述储液罐内始终保持一定压力，管路接通后所述制冷剂被压出所述储液罐，所述制冷剂经过所述减压阀后处于过热状态，经所述雾化喷嘴作用雾化喷射至所述热沉表面，降低所述热沉温度。进一步的，所述冷却系统设置有喷雾室，所述雾化喷嘴设置于所述喷雾室一内侧壁，所述热沉设置于所述喷雾室另一内侧壁，所述喷雾室上端为开口，所述开口设置有与所述喷雾室相连通的排气室，所述排气室内有一受控制器调节转数的排气扇，制冷剂在所述喷雾室内吸收所述热沉散发出的热量发生相变变成气体，在所述排气扇作用下从喷雾室的开口处快速逸散至大气环境中，所述排气室出口设置有网状或栅格结构。进一步的，所述压力传感器设置于所述储液罐下方，将所述储液罐由重力而产生的压力数据实时传输至所述控制器；所述温度传感器为多个，均匀分布于所述热沉上，将所述热沉的温度数据实时传输至所述控制器；所述电流传感器串联在发热光电元件的主线路上，并向所述控制器实时输送所在线路的电流数据。进一步的，所述自动控制系统设置有安全开关、报警器；所述安全开关串联在发热光电元件的主线路上，受所述控制器控制；所述报警器接受来自所述控制器的报警信息，发出相应的语音和闪光，警示操作人员。进一步的，所述控制器设置有报警压力值和报警温度值；当所述控制器接受所述压力传感器输送的压力低于设定报警压力值时，向所述报警器输送相应的报警信息；当所述控制器接受所述温度传感器输送的温度超过设定报警温度值时，向所述报警器输送相应的报警信息；所述控制器设置有极限压力值和极限温度值，当所述控制器接受所有所述压力传感器输送的压力低于设定的极限压力值时，所述控制器控制所述安全开关强制断开；当所述控制器接受所述温度传感器输送的温度高于设定的极限温度值时，所述控制器控制所述安全开关强制断开。进一步的，所述储液罐为承压罐。进一步的，所述制冷剂在一个大气压下的饱和温度不高于40℃。进一步的，所述制冷剂为R134a、R142b、R21、R152a、R32的一种或多种。进一步的，所述快速接头为自锁式接头，更换所述储液罐时，所述自锁式接头断开后会封住管路，防止管路中的所述制冷剂泄漏。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的一种喷雾气化自动冷却系统，通过喷雾冷却的高效散热能力与制冷剂较大的气化潜热结合起来，提高散热系统的散热能力，并通过控制器能实现自动控制；本专利技术提出的方案可以对高热流密度的大功率激光器、电子设备进行高效的散热，特别适合于便携式高热流的激光器、电子设备，满足其正常工作时的热控需求。本专利技术简单可靠，通过并联以及快速接头的设置，使得制冷剂可以很方便地更换，并且能够防止管路中的制冷剂泄露；本专利技术使用后的制冷剂直接排散到大气环境中，不需要压缩机、冷凝器等设备，最大限度地减小了系统的质量，使得喷雾气化自动冷却系统可为便携式系统；本专利技术设置有报警器，通过报警器发出语音和声光，警示操作人员。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术的一种喷雾气化自动冷却系统的连接原理示意图。图中标记：1-储液罐、2-制冷剂、3-快速接头、4-减压阀、5-流量调节器、6-分路器、7-雾化喷嘴、8-喷雾室、9-热沉、10-温度传感器、11-电流传感器、12-安全开关、13-排气室、14-报警器、15-控制器、16-压力传感器。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。为了更好的说明本专利技术，下方结合附图对本专利技术进行详细的描述。一种喷雾气化自动冷却系统，所述系统包括冷却系统和自动控制系统；所述冷却系统通过管路依次连接储液罐1、减压阀2、流量调节阀5、分路器6、雾化喷嘴7，所述雾化喷嘴7与热沉9一侧相对设置，所述热沉9另一侧与发热光电元件连接；所述储液罐1内设置有制冷剂2，所述制冷剂2自所述储液罐1经所述减压阀4、流量调节阀5、分路器6、雾化喷嘴7作用后，喷射至所述热沉9表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷雾气化自动冷却系统，所述系统包括冷却系统和自动控制系统；其特征在于，/n所述冷却系统通过管路依次连接储液罐、减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴，热沉一侧与所述雾化喷嘴相对设置，所述热沉另一侧与发热光电元件连接；所述储液罐内设置有制冷剂，所述制冷剂自所述储液罐经所述减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴作用后，喷射至所述热沉表面；/n所述自动控制系统包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、控制器；所述控制器与所述压力传感器、所述温度传感器、所述减压阀、所述流量调节阀电连接；所述温度传感器输送所述热沉的温度数据到所述控制器，所述控制器控制调节所述流量调节阀的开度，使所述热沉的温度达到设定温度值；/n所述控制器调整调节所述减压阀节阀的开度，使所述减压阀出口压力值与设定压力值保持一致。/n

【技术特征摘要】
1.一种喷雾气化自动冷却系统，所述系统包括冷却系统和自动控制系统；其特征在于，
所述冷却系统通过管路依次连接储液罐、减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴，热沉一侧与所述雾化喷嘴相对设置，所述热沉另一侧与发热光电元件连接；所述储液罐内设置有制冷剂，所述制冷剂自所述储液罐经所述减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴作用后，喷射至所述热沉表面；
所述自动控制系统包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、控制器；所述控制器与所述压力传感器、所述温度传感器、所述减压阀、所述流量调节阀电连接；所述温度传感器输送所述热沉的温度数据到所述控制器，所述控制器控制调节所述流量调节阀的开度，使所述热沉的温度达到设定温度值；
所述控制器调整调节所述减压阀节阀的开度，使所述减压阀出口压力值与设定压力值保持一致。


2.根据权利要求1所述的喷雾气化自动冷却系统，其特征在于，所述储液罐、减压阀之间设置有快速接头，所述储液罐与所述快速接头设置有多组，多组所述储液罐与所述快速接头并联连接，所述储液罐倒置，所述储液罐内设置有液态的所述制冷剂，室温下所述制冷剂气化使得所述储液罐内始终保持一定压力，管路接通后所述制冷剂被压出所述储液罐，所述制冷剂经过所述减压阀后处于过热状态，经所述雾化喷嘴作用雾化喷射至所述热沉表面。


3.根据权利要求1所述的喷雾气化自动冷却系统，其特征在于，所述冷却系统设置有喷雾室，所述雾化喷嘴设置于所述喷雾室一内侧壁，所述热沉设置于所述喷雾室另一内侧壁，所述喷雾室上端为开口，所述开口设置有与所述喷雾室相连通的排气室，所述排气室内有一受控制器调节转数的排气扇，所述排气室出口设置有网状或栅格结构。


4.根据权利要求1所述的喷雾气化自动冷却系统，其特征在于，所述压力传感器设置于所述储液罐下方，将所述储液罐由重力而产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马禄创，孙培杰，包轶颖，李鹏，许安易，来霄毅，盛敏健，严立，丁逸夫，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31