[发明专利]一种具备汽泡注入功能的自适应储液器

说明书

技术领域

本发明涉及一种储液装置，特别是涉及一种应用于两相回路散热系统的、具备汽泡注入功能的自适应储液器。

背景技术

机械泵驱动(后面简称泵驱)两相回路散热系统由于其散热效率高、温度均匀性好、稳定性高，并且特别适用于分散热源散热和长距离散热等优点，在载人航天、深空探测、数据中心散热等热管理领域有着巨大的应用和市场潜力。

例如中国专利申请号为200810198088公开了一种利用废热驱动的两相回路散热系统，适合机房、飞行器、船舰等密闭设备舱内的大热流密度电子设备散热。在这种两相回路散热系统中，所述储液器不但起到储存工质的作用，而且还起到缓冲系统压力变化、和决定系统工作温度和压力(工作点)的作用；然而，两相回路散热系统中的储液器的结构与功能在上述专利中没有陈述或没有充分陈述。

如图1所示，现有技术的泵驱两相回路散热系统包括：负责驱动工质循环的机械泵1、负责收集废热的蒸发器2、负责向系统外排热的冷凝换热器3、用于降低系统温度波动又可以节能的回热器5，以及储液器4，该储液器4与含压缩机的制冷系统的储液器有所不同，除储液外，它还具备以下两个基本功能：

1)压力缓冲，即接收回路中由于工质蒸发和冷凝不平衡时因体积膨胀或收缩所排出或吸收的液体，因而，它还起到缓冲系统压力变化的作用；

2)控制系统的工作点，即系统的工作温度和压力，对工作温度要求严格的应用来说，系统的工作温度是通过电子控制器控制储液器4的温度来实现的。

为使系统性能提高，通常还会在蒸发器2出口后的两相通道与蒸发器2入口前的过冷液体通道之间加装回热器5，一方面把过冷液体在进入蒸发器2前加热至饱和温度，另一方面可以把蒸发器2出口通道内的两相流体含汽率降低，从而降低该通道的流动阻力；而该回热器5通常是单独安装在储液器4之外的。

对两相回路散热系统在电子设备散热的应用而言，还有一个挑战就是热启动时常常出现的过热问题，即在开启电子设备的热载荷时，工质需经历从液相到汽-液两相的转变，由于液-汽相变属一级相变，因此往往会出现温度高于饱和温度(其差值称为过热度)后才发生相变，过热度有时会超过20℃，再加上液体的换热系数远低于两相流动沸腾换热系数，因此，发热的电子设备在启动时，可能会出现温度过高的现象；过热现象不仅对散热设备造成短时间过热，而且会引起压力脉冲，对系统及其器件会造成负面的影响，过热现象是系统设计人员不希望看到的、或需要排除的现象；再者过热液体的“爆沸”产生对系统的压力冲击甚至会导致系统的不稳定和损害。要开发出成熟的、能让市场接受的两相回路散热系统，抑制过热是必不可少的；同时，散热系统配件安装的方便程度也影响着该系统的使用规模和应用程度。

发明内容

本发明的目的在于为泵驱两相回路散热系统提供一种综合使用空间小、安装方便，并同时具有储液、回热和自适应调节工作点功能的储液器，该储液器还因可向散热系统中的蒸发器注入汽泡而避免两相回路散热系统在热启动时的过热现象，从而更有效地为大热流密度电子设备散热以及更有效地保护这些电子设备和散热系统本身。对某些特殊的应用，还可以通过对所述储液器加热、或调节散热回路系统中各部件的连接方式，使所述系统可持续地向蒸发器注入汽泡。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具备汽泡注入功能的储液器，其为一压力容器，容器内部至少有一根管道穿过，且该管道在所述容器内部至少开有一个小口，所述小口开在距容器底部一定距离的高度，或通过另一小管道把开口延伸至容器内部的一定高度处，所述管道一端接泵的出口，另一端接蒸发器的入口；

所述储液器可通过穿过其内部管道的开口向连接蒸发器入口的管道注入汽泡。

根据本发明实施例的具备汽泡注入功能的储液器，在所述容器内的所述管道的上游开有另一个口径极小的口，并通过另一小管道延伸至所述储液器内部液体处。

根据本发明实施例的具备汽泡注入功能的、能自适应调整工作点的储液器，另有一条较粗的管道也穿过该压力容器；来自蒸发器的汽-液两相流体工质从该管道内流过，与所述压力容器内工质换热，从而达到调节系统工作点的目的。

根据本发明实施例的具备汽泡注入功能的自适应储液器，在所述压力容器内部，所述细管与所述粗管之间安装有可提供过冷液体、汽-液两相流体和储液器内部工质三方换热的回热器；其回热器为套管式换热器或逆流板式换热器。

根据本发明实施例的具备汽泡注入功能的自适应储液器，在容器内部流向蒸发器入口的液体管道出口处连接一个单向阀。