[发明专利]一种有汽液两相流喷射升压装置的环路热管散热器

说明书

一种有汽液两相流喷射升压装置的环路热管散热器，包括蒸发器、汽液两相流喷射升压装置、沸腾池和冷凝器；汽液两相流喷射升压装置采用中心进汽、环周进水结构；蒸发器的出口与汽液两相流喷射升压装置相连，汽液两相流喷射升压装置与沸腾池的入口相连；沸腾池的出口与套管式冷凝器的冷凝液入口连接；冷凝器的出口与蒸发器相连。本发明通过加入汽液两相流喷射升压装置，将部分过冷液体工质不经过蒸发器而直接引入沸腾池，解决了沸腾池供液不足的问题，同时增加了系统运行的动力，实现电子元器件的高效冷却散热和热量的远距离传送。

技术领域

本发明属于电子元器件冷却散热领域，涉及一种热管散热装置，特别涉及一种有汽液两相流喷射升压装置的环路热管散热器。

背景技术

随着电子元器件集成化、大功率化和小型化程度越来越高，其发热量也急剧增大，如何及时有效地将这部分热量散出成为制约电子器件发展的重要因素。传统的风冷等方式已经不能满足其高散热率的需求。

环路热管是一种高效的两相传热装置，其利用蒸发器内毛细芯产生的毛细力驱动回路运行，具有传热系数大、无运动部件、布置灵活等显著优点。其中平板式环路热管因为易于与散热面紧密贴合，热阻小，效率高，在电子设备散热和航天器的热控制等领域已获得实际应用，并具有广阔的前景。

然而平板式环路热管存在背向漏热严重和散热能力有限等问题，需要对系统结构不断改进，甚至开发新的环路热管，以提高其散热性能。如中国专利201310089745.5便设计了一种有池沸腾的环路热管散热装置，其中蒸发器的主要功能是利用毛细芯产生毛细力为热管运行提供动力，其加载的热负荷一般较小，从而减小背向漏热；而沸腾池是真正与电子元器件接触的部件，具有传热效率高的特点。

但是在实验过程中发现该环路热管仍存在若干缺点。首先，存在沸腾池供液不足的现象。当沸腾池加载的热负荷较大时，池内工质迅速蒸发，蒸发器提供的工质少于沸腾池消耗的工质，沸腾池底烧干，温度急剧上升，导致热管运行温度波动大甚至启动失败，从而限制了该环路热管在更高热流密度下的使用。此外，由于毛细芯提供的毛细力不足以克服整个回路的总压降，该热管的成功运行需要重力辅助，限制了其在微重力和逆重力环境下的使用。由此可见，上述有池沸腾的环路热管散热装置还需进一步改进，才能满足实际应用的要求。

汽液两相流喷射升压装置是一种特殊的射流泵，它利用高压蒸汽经过超音速蒸汽喷嘴膨胀后形成的超音速气流作为动力源，在变截面混合腔中与低压水流直接接触后形成超音速的汽液两相流，在流动受阻塞的情况下产生凝结激波，实现压力突变，得到远远超过进口蒸汽压力的高压水流，从而实现大幅度提高水压之目的，实质上是利用蒸汽凝结释放的热量中的部分可用能转化为机械功得以提高水的压力。根据蒸汽喷嘴和液体喷嘴位置与结构的不同，超音速汽液两相流升压装置可以分为两种基本的结构型式：中心进汽、环周进水结构和中心进水、环周进汽结构。汽液两相流喷射升压装置具有无机械运动部件、无需外部动力和可靠性高等特点。目前汽液两相流喷射升压装置已应用于供热系统，商用和军用舰船压水堆机组的堆芯应急供水和给水系统以及沸水堆的给水系统等，但尚未用于热管电子元器件冷却散热领域。

发明内容

本发明的目的在于克服现有环路热管沸腾池供液不足和运行驱动力不足的问题，提出一种有汽液两相流喷射升压装置的环路热管散热器，通过将部分冷凝器出口的低温液态工质不经过蒸发器而直接引入沸腾池，增加了沸腾池的液体供给，同时升高工质的压力，使其能够对高热流密度下的电子器件进行有效散热。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种有汽液两相流喷射升压装置的环路热管散热器，其特征在于，包括蒸发器、汽液两相流喷射升压装置、沸腾池和冷凝器；

汽液两相流喷射升压装置采用中心进汽、环周进水结构；蒸发器的出口与汽液两相流喷射升压装置相连，汽液两相流喷射升压装置与沸腾池的入口相连；沸腾池的出口与套管式冷凝器的冷凝液入口连接；冷凝器的出口与蒸发器相连。