本发明专利技术公开了一种基于气液相变的泵驱主动冷却装置及气液相变冷板，该气液相变冷板在冷板框体内安装有相变冷板和泡沫金属，冷板框体设置有与相变腔体连通的入口和出口；气液相变制冷剂能够在液态和气态之间变换；相变冷板内设置有液冷流道；泡沫金属用于吸附液态的气液相变制冷剂；气液相变冷板具有循环散热模式及相变散热模式；当气液相变冷板处于循环散热模式时，通过液态的气液相变制冷剂在液冷流道中循环流动进行散热；当气液相变冷板处于相变散热模式时，通过泡沫金属中的液态气液相变制冷剂发生相变进行散热。上述气液相变冷板能够在不增加额外体积、重量的情况下，通过液冷和气液相变使弹载电子设备的温度始终维持在要求范围内。求范围内。求范围内。
【技术实现步骤摘要】
一种基于气液相变的泵驱主动冷却装置及气液相变冷板
[0001]本专利技术涉及弹载电子设备温度控制
，具体涉及一种基于气液相变的泵驱主动冷却装置及气液相变冷板。
技术介绍
[0002]电子器件的工作可靠性对温度十分敏感，据统计，电子设备失效率有55％是由于温度超过电子设备规定壳体温值而引起的并且随着温度的升高，电子设备的失效率会成指数形式增长，当温度循环变化范围超过时，电子设备的失效率可增加到8.1倍。随着电子设备的尺寸体积越来越小，相应的热流密度大大增加，同时，由于弹载电子设备由于自身的条件限制，环境温度恶劣，工作初始温度高，自身发热量大，随着服役时间的增加，散热条件越发恶劣。
[0003]弹载电子设备的散热装置一般采用风冷散热、液冷散热及固液相变散热。风冷散热实际上就是强制对流散热，液冷散热是利用热传导来进行散热，液冷散热比风冷散热具有更强的散热能力，固液相变散热是利用石蜡等相变材料的相变过程在短时间内吸收大量热量。
[0004]目前，弹载电子设备多采用液冷散热和固液相变散热，散热冷源通常为蒙皮外的低温空气及相变材料自身贮存的冷源。随着飞行时间的增加，弹载设备热负荷显著提升，储能式散热方式的体积及重量大大增加；当飞行速度提升时，低温空气变为气动加热，外界冷环境失效。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于气液相变的泵驱主动冷却装置及气液相变冷板，采用该气液相变冷板能够在不增加额外体积、重量的情况下，在低速飞行阶段通过液冷方法对弹载电子设备进行散热，在高速飞行阶段利用泡沫金属中储存的液态气液相变制冷剂相变对弹载电子设备进行散热，使弹载电子设备的温度始终维持在要求范围内。
[0006]本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种气液相变冷板，该气液相变冷板包括冷板框体、相变冷板、泡沫金属以及气液相变制冷剂；
[0008]所述冷板框体的内部形成相变腔体，并设置有与所述相变腔体连通的入口和出口；
[0009]所述气液相变制冷剂能够在液态和气态之间变换；
[0010]所述相变冷板和所述泡沫金属均容置于所述相变腔体内；所述相变冷板内设置有液冷流道；所述液冷流道的一端与所述入口连通，另一端与所述出口连通；所述泡沫金属用于吸附液态的气液相变制冷剂；
[0011]所述气液相变冷板具有循环散热模式及相变散热模式；当所述气液相变冷板处于循环散热模式时，通过液态的气液相变制冷剂在所述液冷流道中循环流动进行散热；当所
述气液相变冷板处于相变散热模式时，通过所述泡沫金属中的液态气液相变制冷剂发生相变进行散热。
[0012]更进一步地，还包括夹设于所述相变冷板和所述泡沫金属之间的隔板；
[0013]所述隔板设置有多个贯穿其厚度的通孔。
[0014]更进一步地，所述液冷流道为矩形、圆形、树形或S弯形。
[0015]更进一步地，所述泡沫金属为泡沫铝；
[0016]所述冷板框体、所述相变冷板以及所述隔板均采用铝合金作为基体材料；
[0017]所述冷板框体为长方体形、圆柱体形或者长圆柱体形。
[0018]更进一步地，所述泡沫铝为10PPI，孔隙率为95％。
[0019]另外，本专利技术还提供了一种基于气液相变的泵驱主动冷却装置，该泵驱主动冷却装置包括储液泵阀组件、蒙皮散热器、封闭式液冷循环管路、排气管路、以及上述技术方案中的气液相变冷板；
[0020]所述封闭式液冷循环管路将所述储液泵阀组件、所述气液相变冷板以及所述蒙皮散热器依次串联连接，用于形成气液相变制冷剂的循环流动通道；
[0021]所述气液相变冷板的冷板框体接触电子设备，用于吸收电子设备产生的热量；
[0022]所述储液泵阀组件用于贮存气液相变制冷剂，并驱动气液相变制冷剂沿所述封闭式液冷循环管路内的循环流动通道循环流动；
[0023]所述蒙皮散热器用于将所述气液相变制冷剂携带的热量向冷背景环境中散发；
[0024]所述排气管路连接于所述气液相变冷板与所述蒙皮散热器之间的所述封闭式液冷循环管路中，用于将相变后的气液相变制冷剂气体排放至所述封闭式液冷循环管路外部。
[0025]更进一步地，所述储液泵阀组件包括依次安装于所述封闭式液冷循环管路中的储液瓶、过滤器、潜液泵、以及两位三通阀；
[0026]所述储液瓶用于贮存液态气液相变制冷剂；
[0027]所述潜液泵用于驱动气液相变制冷剂沿所述封闭式液冷循环管路流动，并依据电子设备的发热情况调整流量；
[0028]所述过滤器用于对液态气液相变制冷剂进行过滤；
[0029]所述两位三通阀与所述排气管路连通，用于实现气液相变制冷剂在所述封闭式液冷循环管路与所述排气管路之间的切换；当所述气液相变冷板处于相变散热模式时，所述两位三通阀将所述封闭式液冷循环管路与所述排气管路连通进行排气。
[0030]更进一步地，所述潜液泵、所述过滤器、以及所述两位三通阀均安装于所述储液瓶中。
[0031]更进一步地，还包括控制器；
[0032]所述控制器与所述潜液泵和所述两位三通阀之间信号连接，用于控制所述潜液泵的流量以及所述两位三通阀的流向。
[0033]更进一步地，所述储液瓶以钛合金材料为基底，并与电子设备一体化成型；
[0034]所述蒙皮散热器为内部具有散热流道的飞机蒙皮结构，用于实现与冷背景空气的热量交换；
[0035]所述散热流道连接于所述封闭式液冷循环管路中。
[0036]有益效果：
[0037]1、本专利技术的气液相变冷板在冷板框体内部的相变腔体内设置有相变冷板和泡沫金属，相变冷板内设置有液冷流道，泡沫金属吸附有液态的气液相变制冷剂；在低速飞行阶段，气液相变冷板处于循环散热模式，通过液态的气液相变制冷剂在液冷流道中循环流动进行散热；在高速飞行阶段，气液相变冷板处于相变散热模式，通过泡沫金属中的液态气液相变制冷剂发生相变气化进行散热；部分液态的气液相变制冷剂由泡沫金属吸附在气液相变冷板内，由于泡沫金属具有复杂的三维结构，多孔介质比表面大，单位体积的散热表面为相同尺寸翅片的几十倍，具有良好的导热性能，因此增加了热源与气液相变冷板之间的换热效果，使得贮存的气液相变制冷剂可以充分的吸收电子设备等热源的热量进而相变散热。因此，采用该气液相变冷板能够在不增加额外体积、重量的情况下，在低速飞行阶段通过液冷方法对弹载电子设备进行散热，在高速飞行阶段利用泡沫金属中储存的液态气液相变制冷剂相变对弹载电子设备进行散热，使弹载电子设备的温度始终维持在要求范围内。
[0038]2、本专利技术的气液相变冷板在冷板框体内设置有夹设于相变冷板和泡沫金属之间的隔板，并且隔板设置有多个贯穿其厚度的通孔，在气液相变冷板处于相变散热模式时，隔板对气液相变制冷剂进行过滤，使气化的气液相变制冷剂通过隔板的通孔进入冷板框体的出口排出气液相变冷板，从而将热量带走，提高了气液相变冷板的散热效率。
[0039]3、本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气液相变冷板，其特征在于，包括冷板框体、相变冷板、泡沫金属以及气液相变制冷剂；所述冷板框体的内部形成相变腔体，并设置有与所述相变腔体连通的入口和出口；所述气液相变制冷剂能够在液态和气态之间变换；所述相变冷板和所述泡沫金属均容置于所述相变腔体内；所述相变冷板内设置有液冷流道；所述液冷流道的一端与所述入口连通，另一端与所述出口连通；所述泡沫金属用于吸附液态的气液相变制冷剂；所述气液相变冷板具有循环散热模式及相变散热模式；当所述气液相变冷板处于循环散热模式时，通过液态的气液相变制冷剂在所述液冷流道中循环流动进行散热；当所述气液相变冷板处于相变散热模式时，通过所述泡沫金属中的液态的气液相变制冷剂发生相变进行散热。2.如权利要求1所述的气液相变冷板，其特征在于，还包括夹设于所述相变冷板和所述泡沫金属之间的隔板；所述隔板设置有多个贯穿其厚度的通孔。3.如权利要求2所述的气液相变冷板，其特征在于，所述液冷流道为矩形、圆形、树形或S弯形。4.如权利要求3所述的气液相变冷板，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铝；所述冷板框体、所述相变冷板以及所述隔板均采用铝合金作为基体材料；所述冷板框体为长方体形、圆柱体形或者长圆柱体形。5.如权利要求4所述的气液相变冷板，其特征在于，所述泡沫铝为10PPI，孔隙率为95％。6.一种基于气液相变的泵驱主动冷却装置，其特征在于，包括储液泵阀组件、蒙皮散热器、封闭式液冷循环管路、排气管路、以及如权利要求1
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5任一项所述的气液相变冷板；所述封闭式液冷循环管路将所述储液泵阀组件、所述气液相变冷板以及所述蒙皮散热器依次串联连接，用于形成气液相变制冷剂的循环流动通道；所述气液相变冷板的冷板框体接触电子设备，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨祺，陈正刚，王雪松，张文瑞，柳明明，刘轶鑫，张文台，马聪，雷小光，曹璐璐，薛文国，刘佳，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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