[发明专利]热传递系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热传递系统，其包括至少两个毛细管泵送的二相流体环路，该二相流体环路用于冷却至少一个热源。

背景技术

毛细管泵送的二相流体环路(通常因语言误用而被简单地称为“流体环路”)是一种系统，其通过使用毛细管来驱动压力，从热源向冷源传递热能量，并且(液-气)相变被用作传递能量的手段。

这种流体环路通常包括用于从热源提取热量的蒸发器以及将该热量返还到冷源的冷凝器。蒸发器和冷凝器通过被称为液体管的管子和被称为蒸汽管的管子相连接，在该液体管中，多半为液态的冷却流体在流体环路的冷部分中循环，并且在该蒸汽管中，多半为气态的同一冷却流体在其热部分中循环。各种管子为管元件的形式，通常由具有几毫米直径的金属制成(例如，由不锈钢或铝制成)。蒸发器包括含有毛细管结构的外壳，该毛细管结构提供通过毛细管作用泵送处于液态的冷却流体。

使用由至少两个用于冷却热源的流体环路构成的系统是公知的。两个流体环路的蒸发器都被定位在与热源的热交换中，相互隔开一定距离，该距离可以从几厘米到通常的一米之间变化。这种系统还可以包括多于两个的流体环路，尤其是两组流体环路。在一变体中，这种系统适于冷却一个或多个安置在不同位置的热源。

在该系统操作的第一模式中，要求将称为主流体环路的单个流体环路用于从热源移除热量，另一个流体环路被闲置，并且仅在该主流体环路发生故障时开启。该运行模式通常被称为流体环路的“冷冗余”。

然而，关于开启两个流体环路系统，当热源温度升高并且传递其热能时，有时两个流体环路都开启，即每一个接收一部分的热能。

在该系统操作的第二模式中，要求两个流体环路在同时操作，以便于从热源移除热量。该运行模式通常被称为流体环路的“热冗余”。

在许多情况下，关于开启两个流体环路系统，两个流体环路中仅有一个开启，另一个液体环路保持长期被闲置。这种操作方式限制了热能传递系统一半的热力性能。

为了解决二环路系统的这些控制难题，尤其从文献EP 2032440中可了解到，通过加热位于其外壳内的冷却流体，例如，通过加热器或使用热能力的被动系统，来降低或停止一个流体环路的传递能力和因此的热力性能。在这种情况下，流体环路的大约百分之几的热能的外壳的加热能就足以停止流体环路。

冷却液环路的外壳促进后者的启动，这也是公知的。这种冷却能够根据本领域技术状态通过使用基于佩尔蒂埃效应(Peltier effect)的冷却元件而获得。

但是，实施这些方案很复杂，因为要使用加热器和／或冷却器、温度传感器以及逻辑控制单元。而且，这些方案需要一定的加热能，其通常为几瓦特到几十瓦特，用于10到1000瓦特能量的流体环路。

发明内容

本发明的目的特别在于克服这些缺陷。

为此目的，本发明的主题是一种热传递系统，其包括至少一个由毛细管泵送的主二相流体环路以及由毛细管泵送的次二相流体环路；该主流体环路和该次流体环路适于冷却至少一个热源，该主流体环路和该次流体环路至少各包括：

-蒸发器，其适于在从所述热源恢复热量的同时蒸发冷却流体；

-蒸汽管，其能够将处于气态的冷却液从该蒸发器传输到冷凝器；

-冷凝器，其适于通过将热能传递到冷源来冷凝该冷却流体；以及

-液体管，其能够将处于液态的该冷却流体从该冷凝器传递到该蒸发器；

其特征在于，该主流体环路的冷却流体处于与该次流体环路的液态的冷却流体进行的热交换中。

有利的是，本发明被动地促进停止处于冷冗余的流体环路，或者同时启动和平衡处于热冗余的几个流体环路的操作。因此，本发明有利地提出了通过由其他流体环路提供的干扰来更改流体环路的操作。

根据具体实施例，该热传递系统包括一个或多个如下特征：

-该主流体环路的处于气态的冷却流体处于与该次流体环路的处于液态的冷却流体进行的热交换中，

-被包含在该主流体环路的蒸汽管中的冷却流体处于与包含在该次流体环路的蒸发器中的冷却流体进行的热交换中，

-次流体环路的蒸发器包括储液器，包含在主流体环路的蒸汽管中的冷却流体处于与包含在次流体环路的所述储液器中的冷却流体进行的热交换中，

-包含在主流体环路的蒸汽管中的冷却流体处于与包含在次流体环路的液体管中的冷却流体进行的热交换中，

-包含在主流体环路的蒸汽管中的冷却流体处于与包含在次流体环路的冷凝器中的冷却流体进行的热交换中，