【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子设备热管理，尤其涉及一种瞬时高热流密度热管理系统及控制方法。
技术介绍
1、具有高热流密度的电子设备的散热问题一直是研究热点。随着小型化、轻量化设计理念的不断普及，等量或更高的热量需要在更小的面积上完成热交换，导致成为超高热流密度换热问题。在高频高热流密度的工作条件下，电子设备热负载不断增加，产生热量若不能及时排出会影响设备的性能及寿命，严重时还会损坏内部器件。瞬时高热流密度设备在工作时产生的热量远大于常规电子设备，若按照常规方式处理，那么最大制冷量必须大于高热流散热源的峰值热负荷。这就使得制冷系统的体积重量更加庞大，无法满足轻量化、小型化以及顺时高频工作模式下热管理系统快速响应等技术需求。
2、中国专利cn104697236a公开了一种基于蒸发制冷的机载发热元件的冷却系统及方法，其是将喷雾冷却循环子系统和蒸发制冷循环子系统组合，采用相变材料中间蓄冷器连接上述两个子系统，利用相变材料的潜热进行热量交换，实现系统高效率散热并降低系统体积和自重。但是上述两个子系统采用独立介质，在高热流散热源工作模式和停歇模式分别启动时，高热流散热源产生的热量完全依靠相变材料蓄冷器消耗，当高热流散热源工作时间与停歇时间比值增大时，相变材料蓄冷器换热量增大，系统重量将成为制约条件。因此，有必要针对瞬时高热流密度设备设计一种高效率、轻量化的热管理系统。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了一种瞬时高热流密度热管理系统及控制方法，该管理系统能够实现大
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、第一方面，一种瞬时高热流密度热管理系统，所述热管理系统用于高热流密度设备的散热，所述高热流密度设备在工作模式和间歇模式下循环运作，所述热管理系统包括：
4、第一管路，所述第一管路上按工质流动方向包括依次连接的供冷设备、散热装置、相变储热式换热器、汽液分离器和止回阀，所述止回阀的入口与所述汽液分离器的液体出口相连，所述止回阀的出口与所述供冷设备的入口相连；
5、第二管路，所述第二管路的一端与汽液分离器的气体出口相连，所述第二管路的另一端与所述供冷设备的入口相连，所述第二管路上设有制冷设备，所述第二管路能使从汽液分离器流出的工质压缩制冷并回流至供冷设备内；
6、第三管路，所述第三管路上包括按工质流动方向依次连接的二级节流阀和三通调节阀，所述二级节流阀的入口与所述第二管路的出口相连，所述三通调节阀的第一入口与所述散热装置的出口相连，所述三通调节阀的第二入口与所述二级节流阀的出口相连，所述三通调节阀的出口和所述相变储热式换热器的进口相连；
7、第四管路，所述第四管路的一端与供冷设备的气体出口相连，所述第四管路的另一端与第二管路相连且位于所述汽液分离器和制冷设备间，所述第四管路上设有用于控制所述供冷设备中的工质进入所述第二管路的电磁阀。
8、在瞬时高热流密度热管理系统中设置相变储热式换热器，能够利用相变材料的储热技术实现大功率热量存储与缓冲，可有效缓解瞬时高热流对热管理系统的热冲击，实现大功率热量快速释放的技术需求，降低制冷设备的运行功率。
9、将第一管路与第二管路进行耦合，整个热管理系统内由一种工质循环，在相变材料储热的同时直接通过制冷设备压缩制冷循环带走剩余部分热量，减小相变材料储热量，进而减小相变储热式换热器的体积，减轻热管理系统体积和重量。
10、其中，所述供冷设备包括按工质流动方向依次连接的储液罐、液泵和预热器。所述工质为制冷剂，所述储液罐中制冷剂为中压液态制冷剂，该压力为制冷剂在温度为(相变材料相变温度－(5～8)℃)下的饱和压力。所述液泵用于将储液罐内的中压液态制冷剂吸出供给预热器。所述预热器用于将中压液态制冷剂加热成饱和液态制冷剂。
11、作为进一步的改进，所述储液罐接近底部设有液体出口和液体进口，所述储液罐接近顶部设有气体出口，所述液泵与所述储液罐的液体出口相连，所述第二管路的出口和所述止回阀的出口相连后与所述储液罐的液体进口相连，所述电磁阀与所述储液罐的气体出口相连。所述止回阀具有使工质从汽液分离器向储液罐单向流动特性。
12、作为进一步的改进，所述第二管路上包括按工质流动方向依次连接的吸气压力调节阀、回热器、压缩机、风冷冷凝器、一级节流阀，其中所述回热器的第一进口与所述吸气压力调节阀相连，所述回热其的第一出口与所述压缩机相连，所述回热器的第二进口与所述风冷冷凝器相连，所述回热器的第二出口与所述一级节流阀相连。
13、所述吸气压力调节阀用于调节第二管路内的压力，使从汽液分离器的气体出口流出的气态制冷剂能够进入回热器，被回热器吸收热量成过热蒸气后进入压缩机，被压缩成高温高压气态制冷剂，高温高压气态制冷剂经风冷冷凝器冷却后，凝结成高压饱和液态制冷剂，再流入回热器中放热成高压过冷液态制冷剂，经一级节流阀降压至中压制冷剂后与止回阀出口的中压液态制冷剂汇聚后进入储液罐。其中，经一级节流阀产生的中压制冷剂蒸气由储液罐的气体出口引出，经电磁阀与从汽液分离器流出的中压气态制冷剂汇合后，经吸气压力调节阀、回热器进入压缩机继续参与循环。设置回热器，使流入回热器的低温中压制冷剂与流出风冷冷凝器的高温高压制冷剂进行换热，增大循环的制冷量，有效提高制冷系统运行效率。
14、作为进一步的改进，所述一级节流阀的出口连接两个支路，其中一个支路与所述二级节流阀相连，另一个支路与所述止回阀出口连接后与所述储液罐的液体进口相连。所述一级节流阀的出口即所述第二管路的出口。设置两个支路，可使热管理系统根据高热流密度设备所处的不同模式控制工质在不同管路内流动，从而与高热流密度设备模式相配合，使热管理系统在储热模式和放热模式间切换。
15、作为进一步的改进，所述散热装置为散热冷板，用于对高热流密度设备进行散热。除使用散热冷板外，也可根据高热流密度设备种类的不同，更改散热装置的形式。
16、第二方面，一种具有上述瞬时高热流密度热管理系统的控制方法，所述控制方法在高热流密度设备为工作模式时能使管理系统处于储热模式，在高热流密度设备为间歇模式时能使管理系统处于放热模式。
17、进一步的，在储热模式时，所述控制方法包括：使供冷设备、电磁阀、制冷设备处于开启状态，三通换向阀控制散热装置与相变储热式换热器处于连通状态，工质在第一管路、第二管路和第四管路间循环流动；
18、工质流动过程为：液态的工质由供冷设备输送至散热装置，用于散热装置上高热流密度设备的散热；工质在散热装置内吸收热量汽化后流出，此时工质处于气液两相态，经三通换向阀后流入相变储热式换热器进行换热，相变储热式换热器内相变材料吸收工质的热量发生相变，同时工质被冷却液化流入汽液分离器；工质经汽液分离器的分离，液态的工质经止回阀回流至供冷设备，气态的工质经第二管路进入制冷设备被压缩制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述供冷设备包括按工质流动方向依次连接的储液罐、液泵和预热器。
3.根据权利要求2所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述储液罐接近底部设有液体出口和液体进口，所述储液罐接近顶部设有气体出口，所述液泵与所述储液罐的液体出口相连，所述第二管路的出口和所述止回阀的出口相连后与所述储液罐的液体进口相连，所述电磁阀与所述储液罐的气体出口相连。
4.根据权利要求1所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述第二管路上包括按工质流动方向依次连接的吸气压力调节阀、回热器、压缩机、风冷冷凝器、一级节流阀，其中所述回热器的第一进口与所述吸气压力调节阀相连，所述回热其的第一出口与所述压缩机相连，所述回热器的第二进口与所述风冷冷凝器相连，所述回热器的第二出口与所述一级节流阀相连。
5.根据权利要求2所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述一级节流阀的出口连接两个支路，其中一个支路与所述二级节流阀相连，另一个支路与所述止回
6.根据权利要求1所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述散热装置为散热冷板。
7.一种具有如权利要求1-6任意一项所述的瞬时高热流密度热管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法在高热流密度设备为工作模式时能使管理系统处于储热模式，在高热流密度设备为间歇模式时能使管理系统处于放热模式。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在储热模式时，所述控制方法包括：使供冷设备、电磁阀、制冷设备处于开启状态，三通换向阀控制散热装置与相变储热式换热器处于连通状态，工质在第一管路、第二管路和第四管路间循环流动；
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在放热模式时，所述控制方法包括：使供冷设备、电磁阀处于关闭状态，制冷设备处于启动状态，三通换向阀控制二级节流阀与相变储热式换热器处于连通状态，工质在第二管路、第三管路、相变储热式换热器和汽液分离器间循环流动；
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，由高热流密度设备从工作模式切换至间歇模式的时刻起，使热管理系统在储热模式下持续预设时间后切换为放热模式。
...【技术特征摘要】
1.一种瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述供冷设备包括按工质流动方向依次连接的储液罐、液泵和预热器。
3.根据权利要求2所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述储液罐接近底部设有液体出口和液体进口，所述储液罐接近顶部设有气体出口，所述液泵与所述储液罐的液体出口相连，所述第二管路的出口和所述止回阀的出口相连后与所述储液罐的液体进口相连，所述电磁阀与所述储液罐的气体出口相连。
4.根据权利要求1所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述第二管路上包括按工质流动方向依次连接的吸气压力调节阀、回热器、压缩机、风冷冷凝器、一级节流阀，其中所述回热器的第一进口与所述吸气压力调节阀相连，所述回热其的第一出口与所述压缩机相连，所述回热器的第二进口与所述风冷冷凝器相连，所述回热器的第二出口与所述一级节流阀相连。
5.根据权利要求2所述的瞬时高热流密度热管理系统，其特征在于，所述一级节流阀的出口连接两个支路，其中一个支路与所述二级节流阀相连，另一个支路与所述止回阀出口连接后与所述储...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，江杨，孙翔，迟永军，孟二林，黄宇杰，
申请(专利权)人：康特苏州能源环境设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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