CN103441422A - 基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置及方法，热管理装置包括装设于激光器热沉上的高压喷雾室，高压喷雾室内设有喷雾嘴阵列和气压传感器，且高压喷雾室与一过渡室相邻，过渡室通过高压电动泵与高压储液罐相连，高压喷雾室底部的雾液回聚区通过高压电动泵与过渡室相连，高压喷雾室还与一排气管相连，排气管上设有泄压阀。热管理方法是利用热管理装置实现的，该方法通过维持高压喷雾室内气体制冷剂的压力恒定从而维持温度恒定以实现对激光器热沉的恒温控制。本发明的装置结构简单可靠、紧凑度高、控温准确、且运行稳定，本发明的方法简单易行、效率高、且对环境友好。

Description

基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置及方法

技术领域

本发明属于激光器的热管理领域，涉及紧凑化的大功率固态激光器的热管理技术，尤其涉及基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置及方法。

背景技术

近年来，随着二极管激光器（LD）的研究成果逐渐转为实际应用及其商业化大规模生产，二极管激光器的可靠性和性价比均得到了大幅提高。由于二极管激光器具有结构紧凑、电效率高及可模块化等诸多有利于系统集成的优点，二极管激光器已成为多种高能激光器系统如光纤激光器、光泵固体激光器、二极管泵浦碱金属蒸气激光器等的优选泵浦源。

目前，泵浦激光二极管阵列的电-光转换效率虽然达到约50%，但仍有大量的废热需要处理和散掉以便于维持系统的后续正常运转。例如，以稀土掺杂光纤作为激光介质的光纤激光器，每一种介质对应有一个比较高的吸收峰（对应高的量子效率），因此，要求泵浦光具有相应的光谱范围，一个976nm泵浦产生1080nm激光的光纤激光器，其吸收峰位于976±3nm，而某型号的泵浦LD阵列的中心波长温度系数为0.32nm/℃。维持泵浦源的恒定工作温度对系统的总体效率有着至关重要的意义，也就是说，需要一个高效的热管理系统来保证二极管激光器的稳定工作，从而保证整个激光器系统的高效、稳定工作。

现有的工业激光系统如业界龙头企业IPG photonics等生产的千瓦级以上光纤激光器一般采用水冷系统，在热流密度相对较低且对系统的机动性要求不高时，水冷散热系统是比较实用的解决方案。但是，当热流密度相对较高，如热流密度超过20W/cm²，且又有较高的温度均匀性（1℃以内）时，液体冷却（如水冷）技术已无优势，当热流密度超过25W/cm²，且对系统的机动性要求高时，液体冷却散热在功耗、重量等方面已不具备优势，水冷系统已经凸显不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、紧凑度高、控温准确、且运行稳定的基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置，还相应提供一种简单易行、效率高、对环境友好的基于喷雾汽化的大功率激光器热管理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置，所述大功率激光器上设有一激光器热沉，所述热管理装置包括一装设于所述激光器热沉上的高压喷雾室，所述高压喷雾室内设有用于将液体制冷剂转化为雾状液滴制冷剂并喷射于所述激光器热沉上的喷雾嘴阵列和一气压传感器；所述高压喷雾室与用于向所述喷雾嘴阵列提供所述液体制冷剂的过渡室相邻，所述过渡室通过一高压电动泵与用于储存所述液体制冷剂的高压储液罐相连，所述高压电动泵与所述高压储液罐之间的连接管道上设有第一单向阀；所述高压喷雾室的底部设有一雾液回聚区，所述雾液回聚区内设有一液位传感器，所述雾液回聚区通过所述高压电动泵与所述过渡室相连，所述雾液回聚区与所述高压电动泵之间的连接管道上设有第二单向阀；所述高压喷雾室还与一排气管相连，所述排气管上设有用于使所述高压喷雾室内压力维持在一恒定压力值的泄压阀。

上述的热管理装置中，所述喷雾嘴阵列由薄金属盘片叠加并通过扩散焊制成，所述喷雾嘴阵列上的喷孔直径优选0.1mm～0.3mm。

上述的热管理装置中，所述薄金属盘片的厚度优选0.01mm～0.1mm。

上述的热管理装置中，所述高压电动泵与所述过渡室之间设有一过滤器。

上述的热管理装置中，所述泄压阀优选机械式泄压阀或电磁式泄压阀，机械式泄压阀通过阀内压缩弹簧控制，电磁式泄压阀通过压力测量反馈控制。

上述的热管理方法中，所述高压电动泵的增压动力优选40～60个大气压。

上述的热管理装置中，所述排气管的输出端置于一吸收水桶内，并与所述吸收水桶内设置的多孔气罩相连。

作为一个总的技术思路，本发明还提供了一种利用上述热管理装置实现的基于喷雾汽化的大功率激光器热管理方法，包括以下步骤：

（1）打开热管理装置的第一单向阀，关闭第二单向阀，通过高压电动泵将高压储液罐内的液体制冷剂抽取至过渡室，过渡室内的液体制冷剂通过高压喷雾室的喷雾嘴阵列转化为雾状液滴制冷剂，雾状液滴制冷剂进入高压喷雾室后喷射于激光器热沉上，通过吸收激光器热沉上的废热发生部分汽化并使激光器热沉冷却，所得气体制冷剂不断增大高压喷雾室内的压力并通过气压传感器将压力值反馈至泄压阀，当高压喷雾室内的压力达到泄压阀设定的气体制冷剂饱和压力时，泄压阀开启，由排气管将过量的气体制冷剂排出高压喷雾室以维持高压喷雾室内饱和压力恒定，通过饱和压力对应的恒定沸点实现对激光器热沉的恒温控制，同时，未汽化的雾状液滴制冷剂流向高压喷雾室底部的雾液回聚区中，重新汇集形成液体制冷剂；

（2）将雾液回聚区内的液位传感器设定一高液位值和一低液位值，通过液位传感器探测液体制冷剂的回聚量；在雾液回聚区内液体制冷剂的液位上升阶段，当液位低于高液位值时，保持第一单向阀开启和第二单向阀关闭，高压储液罐内的液体制冷剂通过高压电动泵抽取至过渡室，当液位高于高液位值时，关闭第一单向阀，开启第二单向阀，高压电动泵停止抽取高压储液罐内的液体制冷剂，切换为抽取雾液回聚区内的液体制冷剂送至过渡室；在雾液回聚区内液体制冷剂的液位下降阶段，当液位低于高液位值且高于低液位值时，保持第一单向阀关闭和第二单向阀开启，雾液回聚区内的液体制冷剂通过高压电动泵抽取至过渡室，当液位低于低液位值时，开启第一单向阀，关闭第二单向阀，高压电动泵停止抽取雾液回聚区内的液体制冷剂，切换为抽取高压储液罐内的液体制冷剂送至过渡室；

（3）上述步骤（1）和步骤（2）的过程在热管理装置工作的全过程中持续进行。

上述的热管理方法中，所述液体制冷剂优选液氨。

上述的热管理方法中，所述排气管将过量的气体制冷剂排放至吸收水桶的多孔气罩内由吸收水桶内的水充分吸收。

为保证激光器系统的总体效率和质量，泵浦源LD阵列对工作温度有较高的要求，热管理系统必须具备维持泵浦源的恒定工作温度范围的能力。利用喷雾汽化冷却具有过热度小的优点，选用合适的制冷剂和科学的系统结构设计来实现该温度控制。

在本发明中，制冷剂的选取主要从沸点、汽化热及毒性（安全性）三个方面考虑，在大量的纯净物中进行筛选。根据激光器的工作要求，制冷剂的沸点要低于二极管激光器的工作温度。在标准大气压下，一氟三氯甲烷（R-11）的沸点是23.7℃，R-11的汽化热为182.04kJ/kg，汽化热小，且对大气臭氧层有破坏力，其他氟利昂都具有类似缺点。环氧乙烷的沸点是10.3℃，乙胺的沸点是16.5℃，无机物三氯化硼的沸点是12.5℃，都是剧毒物质，人员的安全防护问题非常突出，因此不选用。

本发明选取液氨作为制冷剂，饱和液氨与饱和氨蒸汽的热物理性质如表1所示。

表1饱和液氨与饱和氨蒸汽热物理性质

从表1可知，在饱和压力为8.57120个大气压下，氨的沸点为20℃，此温度下氨的汽化潜热为1187.502kJ/kg，比氟碳制冷剂要大得多。虽然氨有微毒性，并且可燃，使用过程中应注意安全，但是本发明中通过将氨封闭在一个高压循环系统中，汽化后排出的氨通过水吸收，在20℃和1个标准大气压下，1升水可溶702升（541克）氨，很容易洗消干净。洗消用水可以在野外比较容易获得，减轻了系统的自我负担，氨水可以倾倒作为化肥，对环境负面影响很小。

研究表明，喷雾汽化冷却过程涉及单相强迫对流换热、液膜表面蒸发、热表面核态沸腾以及二次成核引起的核态沸腾4个换热机理，它们共同作用，有利于实现高热流密度的散热效果。例如，采用氨作为冷却剂时，喷雾冷却系统能处理的热量范围为200～700W/cm²。由于液体汽化具有很大的汽化潜热，因而所需要的工质流量很少。因此，高热流密度和小工质流量为实现紧凑型的小体积热管理装置提供了支撑条件。

根据国内外文献报导的研究表明，喷洒在大热流密度散热表面的雾状液滴不能完全汽化，汽化的大约只有其中的30%的质量份额。因此，设计合适的雾化喷嘴和换热面表面微型结构对提高热管理装置的散热能力具有重要作用。雾化喷嘴的主要特性参数有：雾化压力（ｐ）、冷却介质质量通量（G）、液滴粒径（d）、某截面处液滴速度（v）、某截面处液滴数密度（n）以及液滴数量通量（N）等。定性地看，G决定了散热能力，它是N、v、d、n的函数：

$G=\frac{1}{6}{\mathrm{\ρ\πd}}^3\mathrm{nv}=\frac{1}{6}{\mathrm{\ρ\πd}}^{3}N---\left(1\right)$

式中：ρ为冷却介质密度。对于一定的G，N、v、d影响着散热特性。R.H.Chen的研究（Chen R H,Chow L C,Navedo J E,Optimal spray characteristic in water spray cooling[J],International Journal of Heat and Mass Transfer,2004,47(9),5095-5099）表明，换热性能（即临界热流密度CHF）、换热系数均随N和v的增加而增加，而d对换热性能没有直接的影响。当喷嘴结构尺寸确定后，驱动压力增加，则雾化动力增大，导致N和v变大，从而增强换热效果。不同类型微型结构（如方槽、三角肋等）表面均可有效提高喷雾冷却的散热性能。本发明采用预先精确刻蚀了通道的薄金属盘片叠加扩散焊工艺，加工出高性能和结构紧凑的喷嘴阵列，还可考虑对激光器热沉散热表面进行微结构改进以增强换热效果。

本发明的高压储液罐中预装的液态氨压力应大于11.7个大气压（对应饱和温度为30℃），以在25℃下保证其储液状态。通过可调压的高压电动泵在合适的增压量下将液氨抽送到喷雾嘴阵列，喷雾嘴阵列喷出的均匀氨雾打击到激光器热沉的散热面，氨雾吸收大量废热后汽化，当密闭的高压喷雾室内气压达到泄压阀的设定值时，排气系统自动工作，保持液氨的饱和蒸汽压，从而也控制了液氨的沸点，能在小范围内恒定激光器热沉的温度。

如果通过汽化带走激光器运行所产生的700kW废热，假设液氨全部汽化，需20℃液氨的流量为：

$\frac{700}{r}=\frac{700}{1187.5}=0.5895(\mathrm{kg}/s)---\left(2\right)$

r为表1中20℃对应的汽化热。按30%的质量份额汽化，再留50%的余量，热管理装置的流量可以按上述汽化率和余量计算的流量的5倍估算，即热管理装置实际运行的流量约为3kg/s，该流量并不大，所需高压电动泵的体积和功率也不大。为保证氨的液态循环，热管理装置的机械耐压要大于11.7个大气压。因此，制作热管理装置的金属壁要足够厚，以保证热管理装置足够的耐压强度，高压电动泵选型需要相应的耐压参数。由于储液量不大，因此而增加的装置重量在可以接受的范围之内。

热管理装置通过控制密闭的高压喷雾室内气压来实现激光器热沉准确和均匀的温度控制，以此保障激光器的高效率和稳定运行。部分没有汽化还保持液态的液氨则顺着激光器热沉散热表面的微结构流动，并积聚在雾液回聚区，在回聚的同时实现气液充分分离。当液位传感器探测到雾液回聚区积聚了相当量的液态氨时，高压电动泵将由抽送高压储液罐的液氨被切换成抽送雾液回聚区的液氨，实现热管理装置的不间断工作，充分利用回收液氨、减小初始液氨的储量，提高了热管理装置的效率。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的热管理装置具有较小的体积和重量，用它取代传统的水冷系统，可实现装置的结构紧凑化，大大提高装置的机动性和控温准确性，并且该热管理装置结构简单可靠、控温准确、运行稳定。

2、本发明的热管理方法简单易行、效率高、且对环境友好，利用喷雾汽化过热度小、制冷剂汽化热大，减小装置对冷却剂的流量需求；通过合理的雾液回聚区设计，巧妙地收集、利用部分没有汽化的液氨，实现装置的不间断工作；减小初始液体制冷剂的储量，提高了装置的效率，从而实现装置的紧凑化和机动性；控制密闭高压喷雾室的压力，从而控制制冷剂的沸点，结合喷雾汽化冷却具有过热度小的优点，实现对激光器热沉的恒温控制。

3、本发明利用制冷剂液氨的大汽化热，减小液氨的流量需求，实现了大功率激光器热管理装置的高紧凑化和良好的机动性；通过控制密闭高压喷雾室的压力来控制液氨的沸点，从而实现对激光器热沉的精确温度控制（恒温控制），满足泵浦源LD阵列对工作温度的较高要求，维持泵浦源具有恒定工作温度范围的能力，保证激光器的总体效率和稳定运行；利用氨气在水中的大溶解度、水的野外易得到、氨水的易处理等特点，实现了洗消的轻便化。

附图说明

图1是本发明实施例中基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置的结构示意图。

图2是本发明实施例中基于喷雾汽化的大功率激光器热管理方法的流程示意图。

图3是本发明实施例的热管理装置中喷雾嘴阵列的剖切立体结构示意图。

图4是本发明实施例的热管理装置中喷雾嘴阵列的喷嘴剖切立体结构示意图。

图例说明：

1、高压电动泵；2、第一单向阀；3、第二单向阀；4、高压储液罐；5、过滤器；6、过渡室；7、喷雾嘴阵列；8、激光器热沉；9、高压喷雾室；10、泄压阀；11、雾液回聚区；12、液位传感器；13、气压传感器；14、排气管；15、吸收水桶；16、多孔气罩；17、喷孔；18、喷嘴；19、薄金属盘片；20、液体制冷剂入口；21、液体制冷剂通道；22、涡流通道。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例：

一种本发明的基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置，大功率激光器上设有一激光器热沉8，激光器热沉8的散热表面微结构为槽型结构，可增强换热效果。如图1所示，该热管理装置包括一装设于激光器热沉8上的高压喷雾室9，高压喷雾室9内设有用于将液体制冷剂转化为雾状液滴制冷剂并喷射于激光器热沉8上的喷雾嘴阵列7和一气压传感器13，雾状液滴制冷剂喷射于激光器热沉8上部分发生汽化形成气体制冷剂，可增大高压喷雾室9内的压力，气压传感器13可实时测量高压喷雾室9内的压力并将测量值反馈至控制系统；高压喷雾室9与用于向喷雾嘴阵列7提供液体制冷剂的过渡室6相邻，过渡室6起到缓冲液体制冷剂和均匀化其压力的作用，能够较均匀地为各个喷嘴18提供液体制冷剂；过渡室6通过一高压电动泵1与用于储存液体制冷剂的高压储液罐4相连，过渡室6与高压电动泵1之间、高压电动泵1与高压储液罐4之间均通过管道连接，且高压电动泵1与高压储液罐4之间的连接管道上设有第一单向阀2；高压喷雾室9的底部设有一雾液回聚区11，雾液回聚区11内设有一液位传感器12，雾液回聚区11的底端设有一液体输出口，雾液回聚区11通过高压电动泵1与过渡室6相连，雾液回聚区11的液体输出口与高压电动泵1之间所设的连接管道上设有第二单向阀3；高压喷雾室9的顶端与一排气管14相连，排气管14上设有一泄压阀10，泄压阀10将高压喷雾室9内气体制冷剂的压力维持在一饱和压力下，从而使激光器热沉8的温度保持在该饱和压力对应的沸点处（该沸点低于激光器工作温度），通过沸点实现对激光器热沉8的恒温控制。

本实施例中，如图3和图4所示，喷雾嘴阵列7由薄金属盘片19叠加并通过扩散焊制成，薄金属盘片19的厚度为0.05mm（可以为0.01mm～0.1mm），喷雾嘴阵列7上的喷嘴18设有液体制冷剂入口20、液体制冷剂通道21、涡流通道22和喷孔17，喷孔17的直径d为0.1mm，过渡室6内的液体制冷剂经喷嘴18的液体制冷剂入口20进入液体制冷剂通道21并产生涡流，高速高压涡流撞击喷孔17形成雾状液滴制冷剂喷入高压喷雾室9内。

本实施例中，高压电动泵1与过渡室6之间设有一过滤器5，过滤器5能够滤除液体制冷剂在输送和循环过程中带入的固体杂质，以防堵塞喷嘴18。

本实施例中，泄压阀10为电磁式泄压阀，可采用星箭航天的G2/2DCF25-0型电磁式泄压阀。

本实施例中，第一单向阀2可采用星箭航天的XJ/H01-35/25型阀，第二单向阀3可采用星箭航天的XJ/H01-35/25型阀。

本实施例中，高压电动泵1为增压动力达到40～60个大气压的电动泵，可采用BOTUO牌BM-8.07V型号的电动泵，增压动力可达到70个大气压。

本实施例中，排气管14的输出端置于一吸收水桶15内，与吸收水桶15内的多孔气罩16相连，多孔气罩16可增加气体制冷剂与水的接触面积，提高气体制冷剂的吸收效率，保证气体制冷剂被水充分吸收。

本实施例中，液体制冷剂为液氨，则对应的雾状液滴制冷剂为氨雾，气体制冷剂为氨气。

一种本发明的基于喷雾汽化的大功率激光器热管理方法，其流程参见图2，该方法是基于上述本实施例的大功率激光器热管理装置来实现的（参见图1），具体包括以下步骤：

（1）启动激光器系统和热管理装置。

（2）打开热管理装置的第一单向阀2，关闭第二单向阀3，通过高压电动泵1将储存于高压储液罐4中的液氨抽取至过渡室6，高压电动泵1的增压动力为45个大气压；过渡室6中的液氨通过喷雾嘴阵列7转化为氨雾进入高压喷雾室9内均匀地打击在激光器热沉8的散热表面上，氨雾通过吸收激光器热沉8上的大量废热发生部分汽化转为氨气，同时使激光器热沉8冷却，氨气的增加使高压喷雾室9内的压力逐渐增大，气压传感器13将压力值反馈至泄压阀10，当高压喷雾室9内的压大增大至泄压阀10设置的工作点8.5712个大气压（即氨气在20℃时对应的饱和压力）时，泄压阀10自动开启，排气管14将高压喷雾室9内过量的氨气通过多孔气罩16排放至吸收水桶15内，多孔气罩16与排气管14的输出端相连并置于吸收水桶15中，有利于增加氨气与水的接触面积，提高氨气的吸收率。泄压阀10控制氨气的合理排放使高压喷雾室9内的压力保持在8.5712个大气压，在该恒定饱和压力下，氨气的温度也维持在沸点20℃，从而使激光器热沉8的温度恒定为20℃（激光器的工作温度为25℃），该沸点达到了泵浦源的工作要求（即泵浦源工作时要求激光器热沉维持在一定的温度下，如20℃），在该过程中，热管理装置依靠高压喷雾室9内液氨的汽化达到工作状态，无需外部充压，其中高压喷雾室9内的压力（8.5712个大气压）大于外界大气压力（一般为1个大气压）；在高压喷雾室9内，未汽化的氨雾转为液氨顺着激光器热沉8的散热表面流动，并汇积在高压喷雾室9底部的雾液回聚区11内，在雾液回聚的同时实现了氨气与液氨的气液充分分离。

（3）将雾液回聚区11内的液位传感器12设定一高液位值VH和一低液位值VL，VH＞VL，通过液位传感器12探测液氨的回聚量；在雾液回聚过程中，雾液回聚区11内液氨的液位分为上升阶段和下降阶段，在液氨的液位上升阶段，当液位低于高液位值VH时，保持第一单向阀2开启和第二单向阀3关闭，高压储液罐4内的液氨继续通过高压电动泵1抽取至过渡室6，然后经喷雾嘴阵列7转化为氨雾进入高压喷雾室9喷射至激光器热沉8上部分汽化为氨气，未汽化的氨雾则转为液氨顺着激光器热沉8的散热面流至雾液回聚区11，使雾液回聚区11内的液位继续升高；当液位高于高液位VH值时，将第一单向阀2切换至关闭状态，第二单向阀3切换至开启状态，高压电动泵1停止抽取高压储液罐4内的液氨，切换为抽取雾液回聚区11内的液氨送至过渡室6，过渡室6的液氨经喷雾嘴阵列7转化为氨雾进入高压喷雾室9喷射至激光器热沉8上部分汽化为氨气，未汽化的氨雾则转为液氨顺着激光器热沉8的散热面流至雾液回聚区11；在雾液回聚区11向过渡室6提供液体制冷剂的过程中，雾液回聚区11内液体制冷剂的液位呈不断下降的趋势，当液位低于高液位值VH且高于低液位值VL时，保持第一单向阀2关闭和第二单向阀3开启，雾液回聚区11内的液氨继续通过高压电动泵1抽取至过渡室6，当液位低于低液位值VL时，将第一单向阀2切换至开启状态，将第二单向阀3切换至关闭状态，高压电动泵1停止抽取雾液回聚区11内的液氨，切换为抽取高压储液罐4内的液氨送至过渡室6。

（4）上述步骤（2）和步骤（3）的过程在热管理装置工作的全过程中持续进行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置，所述大功率激光器上设有一激光器热沉（8），其特征在于，所述热管理装置包括一装设于所述激光器热沉（8）上的高压喷雾室（9），所述高压喷雾室（9）内设有用于将液体制冷剂转化为雾状液滴制冷剂并喷射于所述激光器热沉（8）上的喷雾嘴阵列（7）和一气压传感器（13）；所述高压喷雾室（9）与用于向所述喷雾嘴阵列（7）提供所述液体制冷剂的过渡室（6）相邻，所述过渡室（6）通过一高压电动泵（1）与用于储存所述液体制冷剂的高压储液罐（4）相连，所述高压电动泵（1）与所述高压储液罐（4）之间的连接管道上设有第一单向阀（2）；所述高压喷雾室（9）的底部设有一雾液回聚区（11），所述雾液回聚区（11）内设有一液位传感器（12），所述雾液回聚区（11）通过所述高压电动泵（1）与所述过渡室（6）相连，所述雾液回聚区（11）与所述高压电动泵（1）之间的连接管道上设有第二单向阀（3）；所述高压喷雾室（9）还与一排气管（14）相连，所述排气管（14）上设有用于使所述高压喷雾室（9）内压力维持在一恒定压力值的泄压阀（10）。

2.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于，所述喷雾嘴阵列（7）由薄金属盘片（19）叠加并通过扩散焊制成，所述喷雾嘴阵列（7）上的喷孔（17）直径为0.1mm～0.3mm。

3.根据权利要求2所述的热管理装置，其特征在于，所述薄金属盘片（19）的厚度为0.01mm～0.1mm。

4.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于，所述高压电动泵（1）与所述过渡室（6）之间设有一过滤器（5）。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的热管理装置，其特征在于，所述泄压阀（10）为机械式泄压阀或电磁式泄压阀。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的热管理装置，其特征在于，所述高压电动泵（1）的增压动力为40～60个大气压。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的热管理装置，其特征在于，所述排气管（14）的输出端置于一吸收水桶（15）内，并与所述吸收水桶（15）内设置的多孔气罩（16）相连。

8.一种利用权利要求1～7中任一项所述的热管理装置实现的基于喷雾汽化的大功率激光器热管理方法，包括以下步骤：

（1）打开热管理装置的第一单向阀，关闭第二单向阀，通过高压电动泵将高压储液罐内的液体制冷剂抽取至过渡室，过渡室内的液体制冷剂通过高压喷雾室的喷雾嘴阵列转化为雾状液滴制冷剂，雾状液滴制冷剂进入高压喷雾室后喷射于激光器热沉上，通过吸收激光器热沉上的废热发生部分汽化并使激光器热沉冷却，所得气体制冷剂不断增大高压喷雾室内的压力并通过气压传感器将压力值反馈至泄压阀，当高压喷雾室内的压力达到泄压阀设定的气体制冷剂饱和压力时，泄压阀开启，由排气管将过量的气体制冷剂排出高压喷雾室以维持高压喷雾室内饱和压力恒定，通过饱和压力对应的恒定沸点实现对激光器热沉的恒温控制，同时，未汽化的雾状液滴制冷剂流向高压喷雾室底部的雾液回聚区中，重新汇集形成液体制冷剂；

（2）将雾液回聚区内的液位传感器设定一高液位值和一低液位值，通过液位传感器探测液体制冷剂的回聚量；在雾液回聚区内液体制冷剂的液位上升阶段，当液位低于高液位值时，保持第一单向阀开启和第二单向阀关闭，高压储液罐内的液体制冷剂通过高压电动泵抽取至过渡室，当液位高于高液位值时，关闭第一单向阀，开启第二单向阀，高压电动泵停止抽取高压储液罐内的液体制冷剂，切换为抽取雾液回聚区内的液体制冷剂送至过渡室；在雾液回聚区内液体制冷剂的液位下降阶段，当液位低于高液位值且高于低液位值时，保持第一单向阀关闭和第二单向阀开启，雾液回聚区内的液体制冷剂通过高压电动泵抽取至过渡室，当液位低于低液位值时，开启第一单向阀，关闭第二单向阀，高压电动泵停止抽取雾液回聚区内的液体制冷剂，切换为抽取高压储液罐内的液体制冷剂送至过渡室；

（3）上述步骤（1）和步骤（2）的过程在热管理装置工作的全过程中持续进行。

9.根据权利要求8所述的热管理方法，其特征在于，所述液体制冷剂为液氨。

10.根据权利要求8或9所述的热管理方法，其特征在于，所述排气管将过量的气体制冷剂排放至吸收水桶的多孔气罩内由吸收水桶内的水充分吸收。

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