[发明专利]一种冷却超高热流密度热源的系统和方法

权利要求书

1.一种冷却超高热流密度热源的系统，包括热沉基底以及冷却模块，其特征在于，所述冷却模块包括：

冷却室，内部安装有所述热沉基底；

雾化喷嘴，安装在所述冷却室内，喷头朝向所述热沉基底的待冷却表面；

储液罐，装有冷却液；

水泵，将储液罐内的冷却液输送至雾化喷嘴；

真空泵，连接所述冷却室；

压力传感器，监测所述冷却室内的压力；

温度传感器，监测所述热沉基底的温度；

控制单元，根据所述压力传感器和所述温度传感器的监测控制所述真空泵调节所述冷却室内的压力以及抽出所述真空泵内的冷却液至储液罐，控制所述雾化喷嘴工作；

所述热沉基底的待冷却表面设有阵列排布的圆锥形热源凸起；

每个圆锥形热源凸起上方设有对应的所述的雾化喷嘴；所述热沉基底内设有铺设的集汽管，所述热沉基底的待冷却表面设有连通至集汽管的排汽孔，所有集汽管集中连接到所述的真空泵。

2.如权利要求1所述的冷却超高热流密度热源的系统，其特征在于，相邻排圆锥形热源凸起之间铺设有所述的集汽管，每个圆锥形热源凸起的周围设有四个所述的排汽孔且所述排汽 孔位于对应集汽管的正上方。

3.如权利要求1所述的冷却超高热流密度热源的系统，其特征在于，所述圆锥形热源凸起的锥角θ₁＝90°～100°。

4.如权利要求3所述的冷却超高热流密度热源的系统，其特征在于，所述雾化喷嘴距离所述热沉基底表面的高度H＝10～12mm，所述雾化喷嘴的雾化粒径d＝15～20μm，雾化锥角θ₂＝60°～65°。

5.如权利要求4所述的冷却超高热流密度热源的系统，其特征在于，θ₁：θ₂＝1.4～1.6。

6.一种冷却超高热流密度热源的方法，其特征在于，使用如权利要求1～5中任一所述的冷却超高热流密度热源的系统，包括以下步骤：

(1)控制真空泵抽走冷却室内不凝性气体，结合压力传感器的检测，将冷却室内的压力控制在2000～3000Pa；

(2)控制雾化喷嘴将储液罐中混合好的冷却液喷射到对应的圆锥形热源凸起上；

(3)冷却液受热蒸发，蒸汽和部分冷却液随排汽孔进入所述集汽管，控制真空泵将集汽管内的冷却液导出并冷却后流入储液罐；

(4)控制单元根据温度传感器和压力传感器的监测情况，控制雾化喷嘴的喷雾量和真空泵的出力。

7.如权利要求6所述的冷却超高热流密度热源的方法，其特征在于，所述的储液罐内的冷却液为水和乙醇的混合液，其中乙醇的质量分数控制在3％～5％。