[发明专利]一种电力机车及动车组用流动沸腾冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及换热冷却技术领域，尤其涉及电力机车及动车组变流器模块冷却领域，具体为一种电力机车及动车组用流动沸腾冷却系统，适用于各种大功率发热元件，可以在铁路、船舶、力电等领域得到广泛应用。

背景技术

目前，电力机车及动车组的变流器冷却系统采用的是单相换热的方式，其部件组成与流动沸腾冷却系统相似，但存在本质上的区别；现有的单相冷却系统功率密度小，辅助功率消耗高，重量大；随着电子模块集成度及热流密度越来越高，单相流动冷却系统很难再满足性能要求。流动沸腾冷却系统可以解决上述问题，由于利用了冷却介质的相变潜热，可以提高整个系统的散热能力，同时可以缩小整个冷却系统的体积，减小辅助消耗功率。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种电力机车及动车组用流动沸腾冷却系统。本发明采用的技术手段如下：

一种电力机车及动车组用流动沸腾冷却系统，包括汽-气冷凝器、泵和以及用于电子模块散热的模块蒸发器，所述汽-气冷凝器通过过滤器与泵的进口连接，所述过滤器与泵之间的管路上设有定压膨胀罐，所述泵的出口与模块蒸发器通过控制阀Ⅰ连接，所述模块蒸发器的出口与汽-气冷凝器连接，冷却系统内有冷却介质。

进一步地，所述模块蒸发器与汽-气冷凝器之间的管路上设有控制阀Ⅱ。

进一步地，控制阀Ⅰ与控制阀Ⅱ均为蝶阀。

进一步地，所述模块蒸发器内部设有槽道，所述槽道的有效水力直径为0.5～3mm。

进一步地，冷却系统内冷却介质的沸点为65～75℃。

进一步地，所述冷却介质进入模块蒸发器的温度为58～72℃。

进一步地，所述泵的进口处压力为0.8bar-1.3bar。

进一步地，所述泵的扬程为0.1-1.5bar。

进一步地，所述汽-气冷凝器为空气冷却器。

进一步地，所述冷却介质为FC-72。

与现有技术比较，本发明所述的一种电力机车及动车组用流动沸腾冷却系统用电子冷却液FC-72代替传统的乙二醇与水的混合溶液作为冷却介质，并采用模块蒸发器代替传统的水冷板，有效控制高功率模块电子元件的节点温度，传热能力强，体积小重量轻，消耗辅助功率低。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种电力机车及动车组用流动沸腾冷却系统，包括汽-气冷凝器3、泵1和电子模块散热用的模块蒸发器2，本实施例采用四组并联的模块蒸发器2，所述汽-气冷凝器3通过过滤器4与泵1的进口连接，过滤器4的作用为滤除汽-气冷凝器3排出的杂质，保证泵1的正常运行，所述过滤器4与泵1之间的管路上设有定压膨胀罐5，所述泵1的出口与模块蒸发器2通过控制阀Ⅰ6连接，所述模块蒸发器2的出口与汽-气冷凝器3连接，所述模块蒸发器2与汽-气冷凝器3之间的管路上设有控制阀Ⅱ7，冷却系统内有冷却介质，所述冷却介质为电子冷却液FC-72，主要成分为全氟己烷，即C₆F₁₄，控制阀Ⅰ6与控制阀Ⅱ7均为蝶阀。所述模块蒸发器2内部采用槽道设计，其有效水力直径为0.5～3mm，槽道的宽度为a，深度为b，则有效水力直径d＝2ab/(a+b)。冷却系统内冷却介质的沸点为65～75℃，冷却介质的沸点通过控制压力进行调整，所述冷却介质进入模块蒸发器的温度为58～72℃。所述定压膨胀罐5调节泵1的进口处压力在0.8bar-1.3bar，所述泵1的扬程为0.1-1.5bar。所述汽-气冷凝器3为空气冷却器，冷却介质在汽-气冷凝器3中将热量传至大气。

本实施例的工作模式为：泵1将冷却介质以一定压力及过冷度打入与电力机车及动车组变流器配合的模块蒸发器2，冷却介质在模块蒸发器2内流动沸腾，热量从模块蒸发器2的表面传递给冷却介质FC-72，冷却介质FC-72在汽-气冷凝器3中将热量传递至大气，最终以液态形式回流到泵1。此冷却系统采用强迫流动沸腾换热模式，具有传热能力强，消耗辅助功率低，系统重量轻等特点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。