[发明专利]一种应用螺旋盘管喷雾的机载电子设备冷却系统及方法

说明书

一种应用螺旋盘管喷雾的机载电子设备冷却系统及方法，属于机载电子设备冷却领域。本发明针对机载电子设备冷却效率不高、散热能力提升潜力有限、制冷剂易泄漏、散热效率不高等问题，设计了一种应用立体螺旋盘管的间接喷雾冷却系统，主要包括机载电子设备冷却系统、应用螺旋盘管的喷雾冷却系统以及利用高空低温环境的换热系统，机载电子设备冷却液升温后与喷雾系统进行换热降温，进而实现喷雾系统对电子设备的间接冷却。其中立体螺旋盘管增大了换热面积，极大提高了换热效率，间接冷却方式避免了工质的泄漏，直接利用高空低温环境散热充分提高了散热效率。本系统将有效提升机载电子设备的运行稳定性与冷却效率。

技术领域

本发明涉及一种应用螺旋盘管喷雾的机载电子设备冷却系统及方法，属于机载电子设备冷却领域。

背景技术

随着航空航天技术不断发展，机载设备朝向复杂化、集成化和小型化发展，随之而来的问题是设备发热量骤增，机载电子设备的发热量呈指数级增长，而温度是关乎电子设备正常运行的重要参数。面临着高热流密度的挑战，需要引入更多新型冷却技术用以满足机载电子设备散热需求。液冷相对于空气冷却，传热系数更高，是机载设备冷却的必然趋势。在高空环境电子设备冷却领域，电子设备冷却液循环完成后需要进行降温，保证冷却液正常参与循环，维持电子设备在稳定工作温度下运行。

目前领域内大部分电子设备冷却系统直接采用冷板来完成航天器大功率高热流密度电子设备的散热，例如CN201218001259.X一种高热流密度大热耗电子设备散热装置，电子设备安装在扩热板表面，两者之间填充导热材料，同时在热流密度较大较集中区域安装预埋热管，通过导热电子设备将热量传递给扩热板，扩热板将热量传递给预埋热管，预埋热管传递到辐射表面上，向空间散热。虽然该专利可以达到电子设备的高热流密度散热需求，但其技术本质上是风冷散热，后续散热能力提升潜力有限，且扩热板主要使用辐射换热方式散发热量，效率不高，在机载领域中并不是一种良好的换热手段。

此外在喷雾冷却领域内，多数喷雾冷却表面都为平面，如CN201811191797.2一种飞机周期性大功率密度热载荷的喷雾冷却系统，将喷雾冷却的传热技术与相变材料的储热技术有效地结合起来，利用喷雾冷却作为直接散热方式，是一种高效、节能和可靠的散热方式；然而其喷雾冷却部分只有喷雾锥体底部平面参与换热，换热面积有限，换热效率不高，且用喷雾直接冷却电子设备，可能会导致工质的泄漏，影响电子设备的运行安全。

因此，本发明没计了一种应用螺旋盘管喷雾的高空电子设备冷却系统，优势在于：采用喷雾冷却方法对机载电子设备冷却液进行冷却，确保冷却液的循环运行；且喷雾液滴不和电子设备接触，使用间接方式对电子设备冷却，可以避免工质泄漏问题；与电子设备冷却液换热后的喷雾循环液在换热器中直接与高空大气进行强制对流换热散发热量，充分利用了高空冷源，提高了散热效率；喷雾冷却系统中电子设备冷却液盘管采用锥形螺旋立体盘管，增大喷雾与盘管的接触面积，极大的提高了喷雾冷却的换热效率。

发明内容

本发明提供了一种应用螺旋盘管喷雾的机载电子设备冷却系统，主要由机载电子设备液冷系统1、第一温度传感器2、第二温度传感器3、第一离心式水泵4、电子设备冷却液螺旋盘管5、喷雾冷却腔体6、喷嘴7、第二离心式水泵8、液体回收箱9、板翅式换热器10、轴流风机11、风管12、第三温度传感器13、第一连接管14、第二连接管15、第三连接管16、第四连接管17组成；

其中机载电子设备液冷系统1的出口连接第一温度传感器2，第一温度传感器2连接第一离心式水泵4的入口，第一离心式水泵4的出口连接喷雾冷却腔体6内部的电子设备冷却液螺旋盘管5的入口，电子设备冷却液螺旋盘管5的出口连接喷雾冷却腔体6外部的第二温度传感器3，第二温度传感器3连接机载电子设备液冷系统1的入口；