制冷型两相流冷却系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种制冷型两相流冷却系统和方法，属于冷却技术领域。本发明专利技术包括压缩机、冷凝器、节流阀、气液分离器和设备管网；压缩机为整个制冷型两相流冷却系统的动力设备；冷凝器进口与压缩机排气口相连；节流阀进口与冷凝器出口连接，气液分离器进口与节流阀出口连接，气液分离器气相出口与压缩机吸入口连接，气液分离器液相出口与设备管网入口连接，压缩机吸入口与设备管网出口连接。本发明专利技术解决了高温工况下常规两相流供液温度高、气液两相介质在输送和分配中的不稳定及流致振动现象、避免压缩机液击风险、低载模式下压缩循环系统无法长时间维持等问题。长时间维持等问题。长时间维持等问题。

【技术实现步骤摘要】
制冷型两相流冷却系统和方法


[0001]本专利技术属于冷却
，具体涉及一种制冷型两相流冷却系统和方法。

技术介绍

[0002]传统两相流冷却技术基于沸腾换热原理，其循环过程为液态相变工质由供液泵驱动进入电子设备冷板进行蒸发气化吸热，形成气液混合物后经由冷凝器被外界热沉冷凝为液体。相较于液冷技术，两相流冷却技术具有携热能力强、换热效率高等优点，相比液冷其冷却设备量可减少1/3以上，目前已逐步应用于高功率电子设备散热。
[0003]然而，两相流冷却技术的供液温度受外部热沉极大限制，以空气换热为例，在50℃的环境温度下，两相流冷却技术的供液温度可达到60℃，较高的供液温度严重制约了其散热效果和适用范围。
[0004]若基于压缩制冷循环原理，采用压缩机代替供液泵，将经过节流后的气液相工质供入电子设备冷板，将电子设备冷板作为蒸发器，可获得较低的供液温度，但电子设备冷却流道通常存在复杂的串并联关系，由于气液两相系统的不稳定特性，使得系统存在复杂管网下气液相输送、分配难题。同时，电子设备通常存在功率捷变模式，即功率从满载到低载存在瞬时切换的情况，此时压缩机若不停机，则在低载时存在液击风险，无法长期运行，若随电子设备一起开关机，则存在系统频繁启停问题，严重影响可靠性和寿命。
[0005]若采用制冷型液冷系统，可提供低于热沉温度的冷却液，但制冷型液冷系统中需同时包含压缩制冷循环系统和液冷系统，设备较为复杂，且液冷系统换热效率较蒸发换热低一个数量级，不适用于高热流密度、高热耗电子系统散热需求。
专利
技术实现思路

[0006]本专利技术目的是提供一种制冷型两相流冷却系统和方法，解决了高温工况下常规两相流供液温度高、气液两相介质在输送和分配中的不稳定及流致振动现象、避免压缩机液击风险、低载模式下压缩循环系统无法长时间维持等问题，能够满足大型复杂电子设备高温时的冷却需求。
[0007]具体地说，一方面，本专利技术提供了一种制冷型两相流冷却系统，包括压缩机、冷凝器、节流阀、气液分离器和设备管网；
[0008]所述压缩机为整个制冷型两相流冷却系统的动力设备；所述冷凝器进口与压缩机排气口相连；所述节流阀进口与冷凝器出口连接，气液分离器进口与节流阀出口连接，气液分离器气相出口与压缩机吸入口连接，气液分离器液相出口与设备管网入口连接，压缩机吸入口与设备管网出口连接。
[0009]另一方面，本专利技术还提供另一种制冷型两相流冷却系统，包括压缩机、冷凝器、节流阀、气液分离器和设备管网、回热器和储液罐、第一电磁阀和第二电磁阀；
[0010]所述压缩机为整个制冷型两相流冷却系统的动力设备，回热器的热端进口与压缩机排气口相连，冷凝器进口与回热器热端出口连接，节流阀进口与冷凝器出口连接，气液分
离器进口与节流阀出口连接，气液分离器气相出口与压缩机吸入口连接，气液分离器液相出口与设备管网入口连接，所述回热器的冷端进口与设备管网出口连接，回热器的冷端出口与储液罐入口连接，储液罐气相出口与压缩机入口连接，所述压缩机前后分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀。
[0011]再一方面，本专利技术还提供另一种制冷型两相流冷却系统，包括压缩机、冷凝器、节流阀、气液分离器和设备管网、回热器和储液罐、第一电磁阀、第二电磁阀、供液泵、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第一单向阀、第二单向阀；
[0012]所述压缩机为整个制冷型两相流冷却系统的动力设备，回热器的热端进口与压缩机排气口相连，冷凝器进口与回热器热端出口连接，节流阀进口与冷凝器出口连接，气液分离器进口与节流阀出口连接，气液分离器气相出口与压缩机吸入口连接，气液分离器液相出口与设备管网入口连接，所述回热器的冷端进口与设备管网出口连接，回热器的冷端出口与储液罐入口连接，储液罐气相出口与压缩机入口连接，储液罐液相出口与回热器入口连接；供液泵入口与气液分离器液相出口连接，供液泵出口与设备管网入口连接，所述压缩机1前后分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀，供液泵前后分别设置有第三电磁阀和第四电磁阀，储液罐液相出口设置有第五电磁阀；气液分离器气液相出口管路分别设置第一单向阀和第二单向阀。
[0013]进一步的，所述冷凝器为板式换热器。
[0014]进一步的，所述节流阀为电磁节流阀。
[0015]又一方面，本专利技术还提供一种制冷型两相流冷却方法，采用上述制冷型两相流冷却系统实现，其特征在于，括以下工作流程：
[0016]额定工况下，压缩机前后的第一电磁阀、第二电磁阀处于打开状态，供液泵前后的第三电磁阀、第四电磁阀处于关闭状态，储液罐液相出口第五电磁阀处于关闭状态，压缩机处于运行状态，高温高压气体由压缩机排气口经过回热器对设备管网出口工质进行回热处理后，经过冷凝器，并经节流阀后进入气液分离器，其中液相工质进入设备管网，气相工质进入压缩机吸入口；液相工质在设备管网内经过换热后，流经回热器并进入储液罐，从储液罐气相出口进入压缩机吸入口，完成循环，该工作模式下，储液罐7内无或仅有少量液相工质；
[0017]当设备转入低载工况时，设备出口含液量增加，储液罐内的液位逐渐上升；在触发高液位报警之前，若设备重新进入满载工况模式，则储液罐内的液体在回热器的冷端出口过热气体的作用下逐渐气化，回归到额定工况模式；若长时间低载工况，则液位上升触发高液位报警，此时压缩机停止，其前后第一电磁阀、第二电磁阀关闭，供液泵前后第三电磁阀、第四电磁阀开启，储液罐液相出口第五电磁阀开启，供液泵运行，抽取储液罐中的液相工质，进入设备管网，利用泵驱两相循环对设备进行冷却。
[0018]本专利技术的制冷型两相流冷却系统和方法的有益效果如下：
[0019]冷媒经压缩机直接供入电子设备，使冷却系统供液温度为制冷循环中的蒸发温度，避免了外部环境温度约束，解决了高温工况下常规两相流供液温度高的问题。
[0020]利用气液分离器对电子设备前管路的工质进行气液分离，仅将液相冷媒供入电子设备，避免了气液两相介质在输送、分配中的不稳定及流致振动现象。
[0021]利用回热器将电子设备回液与压缩机排气进行热交换，使回液两相态工质充分气
化，再进入储液罐进行二次气液相分离，避免气液相分配不均、短期低载工况等带来的压缩机液击风险，提高了系统可靠性。
[0022]设置供液泵回路，在储液罐满液时停止压缩机并启动供液泵回路，解决低载模式下压缩循环系统无法长时间维持的难题。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例1的系统组成示意图。
[0024]图2是本专利技术实施例2的系统组成示意图。
[0025]图3是本专利技术实施例3的系统组成示意图。
[0026]图中标识：1
‑
压缩机，11
‑
压缩机吸入口，12
‑
压缩机排气口，2
‑
回热器，21
‑
热端进口，22
‑
热端出口，23
‑
冷端进口，24
‑
冷端出口，3
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制冷型两相流冷却系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、节流阀、气液分离器和设备管网；所述压缩机为整个制冷型两相流冷却系统的动力设备；所述冷凝器进口与压缩机排气口相连；所述节流阀进口与冷凝器出口连接，气液分离器进口与节流阀出口连接，气液分离器气相出口与压缩机吸入口连接，气液分离器液相出口与设备管网入口连接，压缩机吸入口与设备管网出口连接。2.一种制冷型两相流冷却系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、节流阀、气液分离器和设备管网、回热器和储液罐、第一电磁阀和第二电磁阀；所述压缩机为整个制冷型两相流冷却系统的动力设备，回热器的热端进口与压缩机排气口相连，冷凝器进口与回热器热端出口连接，节流阀进口与冷凝器出口连接，气液分离器进口与节流阀出口连接，气液分离器气相出口与压缩机吸入口连接，气液分离器液相出口与设备管网入口连接，所述回热器的冷端进口与设备管网出口连接，回热器的冷端出口与储液罐入口连接，所述压缩机前后分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀。3.一种制冷型两相流冷却系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、节流阀、气液分离器和设备管网、回热器和储液罐、第一电磁阀、第二电磁阀、供液泵、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第一单向阀、第二单向阀；所述压缩机为整个制冷型两相流冷却系统的动力设备，回热器的热端进口与压缩机排气口相连，冷凝器进口与回热器热端出口连接，节流阀进口与冷凝器出口连接，气液分离器进口与节流阀出口连接，气液分离器气相出口与压缩机吸入口连接，气液分离器液相出口与设备管网入口连接，所述回热器的冷端进口与设备管网出口连接，回热器的冷端出口与储液罐入口连接，储液罐气相出口与压缩机入口连接，储液罐液相出口与回热器入口连接；供液泵入口与气液分离器液相出口连接，供液泵出口与设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长明，钱吉裕，李力，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：