[发明专利]一种以纳米流体为冷却介质且介质可循环的喷雾冷却系统在审

专利信息
申请号: 201810843070.1 申请日: 2018-07-27
公开(公告)号: CN108848656A 公开(公告)日: 2018-11-20
发明(设计)人: 楚豫川;尹陈志;曹勇;杨智;林兴发 申请(专利权)人: 东莞理工学院
主分类号: H05K7/20 分类号: H05K7/20
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 罗晓林;杨桂洋
地址: 523000 广东省*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 纳米流体 喷雾冷却系统 冷却介质 导热柱 流量计 支路 喷雾支路 喷嘴 高热流 可循环 冷却板 喷雾 高功率电子设备 室内 系统运行安全 过滤器 流量调节阀 导热系数 发热设备 激光设备 流量调节 散热效率 循环利用 依次连接 储液罐 换热器 减压器 喷雾室 雷达站 储液 缓压 微泵 储存
【说明书】:

本发明公开了一种以纳米流体为冷却介质且介质可循环的喷雾冷却系统,包括喷雾支路和缓压支路,所述喷雾支路包括通过管路依次连接的储液罐、过滤器、微泵、减压器、第一流量计、喷嘴、喷雾室、换热器,喷嘴设在喷雾室内,喷雾室内设有待冷却板面和导热柱,待冷却板面与导热柱连接,导热柱与发热设备连接,储液罐中储存纳米流体;缓压支路包括流量调节阀和第二流量计。本发明使用导热系数较高的纳米流体作为整个喷雾冷却系统的冷却介质,对高功率电子设备和大型雷达站或高热流的激光设备进行高效热控处理。整个系统运行安全稳定,流量调节简单易操作,工质可以循环利用,散热效率较高,能满足复杂高热流环境下的热控需要。

技术领域

本发明属于高热流密度设备冷却领域,更具体地说是应用于高端服务器、大型雷达、大功率激光设备的喷雾冷却系统。

背景技术

科技发展日新月异,高端电子芯片、大型雷达、高端服务器等电子元器件的功率密度逐年增长,随之而来的热量堆积和温度增高对设备的使用寿命和性能稳定性有着很大的消极影响。因此在有限空间中的高效散热成为了高性能、高集成电子设备发展的瓶颈。高功率电子设备产生的热量主要通过热传导从封装内部传递到封装外部,然后通过受迫风冷和液冷等冷却方式排放到环境中去。这些常规的散热处理的优点是原理简单、便捷可靠,能适应大部分常规的生产需要,但在面对高热流电子设备时,散热能力、散热均匀性、散热效率则稍显不足。

喷雾冷却是一种新兴、高效的散热解决方案。相比较传统的热控方法,喷雾冷却具有众多优点:散热能力强、控温响应快、接触热阻小、工质需求少和过热度低。据公开资料,喷雾冷却的最大散热热流甚至可以达到1000W/cm2以上,其应用潜力可以满足下一代高性能大功率电子设备的热控需求。纳米流体是在普通散热流体中加入纳米级的金属或非金属颗粒,使流体的导热系数,以及对流传热系数得到大幅度的提高,而喷雾冷却则是通过强化液滴冲击被加热表面形成强烈扰动,以及被加热表面液膜内部的沸腾传热,液膜表面蒸发的相变强化传热。喷雾冷却和纳米流体的两者结合,将极大地提高冷却散热系统的冷却效率。

已有部分专利提出了喷雾冷却在机载领域的应用方法,如专利CN201710789248.4提出了一种以氨为冷却介质的机载开式喷雾冷却系统,主要特点是使用氨作为冷却介质,应用于高空飞行的军用飞机,适用于超低温的高空环境,但介质氨的储存要求苛刻,不适用非高空的高功率电子设备的散热处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以纳米流体为冷却介质且介质可循环的喷雾冷却系统,散热效率较高,能满足复杂高热流环境下的热控需要。

为了解决上述技术问题,本发明采取以下技术方案:

一种以纳米流体为冷却介质且介质可循环的喷雾冷却系统,包括喷雾支路和缓压支路,所述喷雾支路包括通过管路依次连接的储液罐、过滤器、微泵、减压器、第一流量计、喷嘴、喷雾室、换热器,,喷嘴设在喷雾室内,喷雾室内设有待冷却板面和导热柱,待冷却板面与导热柱连接,导热柱与发热设备连接,储液罐中储存纳米流体;

缓压支路包括流量调节阀和第二流量计,流量调节阀的进口端通过管路与减压器的出口端连接,流量调节阀的出口端通过管路与第二流量计的进口端连接,第二流量计的进口端通过管路与储液罐连接。

所述导热柱装接有温度监测装置。

所述微泵的电源输入端装接有无极调压器。

所述换热器为蜂巢式结构,在冷却系统中该换热器与喷雾室的距离最远。

所述导柱热采用金属材料制成,该金属材料包括铜或铝。

所述纳米流体选用金属氧化物纳米颗粒、乙二醇和分散剂形成的纳米流体,金属氧化物纳米颗粒包括但不限于CuO、Al2O3、Fe3O4

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