CN107680947A - 一种相变冷却系统 - Google Patents

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高峰
缪红建
殷海林
蔡森华
顾忠华
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    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes

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Abstract

本发明公开了一种相变冷却系统，包括蒸发部分、冷凝部分和蒸发冷凝管路；所述蒸发冷凝管路将所述蒸发部分和所述冷凝部分连接成一贯通的循环回路；所述循环回路中填充有液态工质；所述蒸发部分由若干阵列设置且内部贯通的吸热板构成，所述若干吸热板的顶部连接所述冷凝部分的入口，所述若干吸热板的底部连接所述冷凝部分的出口。本发明利用相变传热代替水冷，提高了传热效率，且作为蒸发部分的冷板具备均热特性，冷板上各个点的温度差可控制在3℃以内。

Description

一种相变冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，尤其涉及一种相变冷却系统。
背景技术
随着电气技术的不断发展，电气元件向着体积更小、集成度更高、工作运行速度更快、功率密度更大的方向发展。这都意味着电气元件在工作时，更大热流密度的产生。然而，电气元件产生的热量不能让它累积在电气元件中，必须有效地散发出去，否则会降低电气元件的性能与工作寿命，甚至可能使电气元件损坏。
传统的散热方式如空冷，气冷、水冷散热，由于散热效率低，安全以及对电气元件的腐蚀、损害等因素，已经不能满足电气技术发展的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种相变冷却系统，利用相变传热代替空冷、气冷、水冷，在很大程度上提高了散热效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种相变冷却系统，包括蒸发部分、冷凝部分和蒸发冷凝管路；所述蒸发冷凝管路将所述蒸发部分和所述冷凝部分连接成一贯通的循环回路；所述循环回路中填充有液态工质；所述蒸发部分由若干阵列设置且内部贯通的吸热板构成。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述若干吸热板的顶部连接所述冷凝部分的入口，所述若干吸热板的底部连接所述冷凝部分的出口。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述吸热板底部和所述冷凝部分出口之间的蒸发冷凝管路上设置有循环泵。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述冷凝部分为水冷凝器。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述冷凝部分为风冷凝器。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述水冷凝器包括筒体、设置于所述筒体内的蒸汽通道、冷却水通道以及设置于所述筒体上的冷却水进口和冷却水出口。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述风冷凝器包括与所述蒸发冷凝管路连通的换热器，所述换热器连接有一风机。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述换热器为板翅式换热器。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述吸热板为冷板。
上述的一种相变冷却系统，其中，所述液态工质为水。
采用以上技术方案，能够达到如下有益效果：
发明利用相变传热代替水冷，提高了传热效率，且作为蒸发部分的冷板具备均热特性，冷板上各个点的温度差可控制在3℃以内，能够提高冷却精度。
附图说明
图1是本发明实施例一中相变冷却系统的结构示意图；
图2是本发明实施例二中相变冷却系统的结构示意图；
图3是本发明实施例三中相变冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例一
如图1所示，一种相变冷却系统，包括蒸发部分1、冷凝部分2和蒸发冷凝管路3；蒸发冷凝管路3将蒸发部分1和冷凝部分2连接成一贯通的循环回路；循环回路中填充有液态工质。
具体的，蒸发部分1由若干阵列设置且内部贯通的吸热板11构成，若干吸热板11的顶部连接冷凝部分2的入口，若干吸热板11的底部连接冷凝部分2的出口，吸热板11底部和冷凝部分2出口之间的蒸发冷凝管路3上设置有循环泵4，冷凝部分2为水冷凝器，其中，水冷凝器包括筒体20、设置于筒体20内的蒸汽通道（图中未示出）、冷却水通道（图中未示出）以及设置于筒体20上的冷却水进口21和冷却水出口22。
在具体运行的时候，外界的热量传递到吸热板11上，然后通过热传递将热量传至吸热板11内部的液态工质，由于吸热板11内部是贯通结构，工质吸收热量后迅速将温度展平至吸热板11的整个内腔，其中部分工质吸收热量变为汽体，汽态工质通过吸热板11上部的蒸发冷凝管路3流至冷凝部分2，由于采用水冷凝器，外界的冷却水不断从冷却水进口21进入筒体20内的冷却水通道，然后从冷却水出口22排出，在此期间，不断地冷却蒸汽通道内的汽态工质，使汽态工质冷却成液态工质，液态工质由于重力作用汇至水冷凝器底部，再由循环泵4将液态工质重新送至蒸发部分1，确保吸热板11内部工质不会枯竭。如此周而复始，达到将热量源源不断冷却的目的。
本发明较佳的实施方式中，吸热板11为冷板，冷板具备均热特性，冷板上各个点的温度差可控制在3℃以内。
本发明较佳的实施方式中，液态工质为水。
实施例二
如图2所示，本实施例中的相变冷却系统与实施例一种的基本相同，同样包括蒸发部分1、冷凝部分2和蒸发冷凝管路3；蒸发冷凝管路3将蒸发部分1和冷凝部分2连接成一贯通的循环回路；循环回路中填充有液态工质，唯一的区别是本实施例中冷凝部分2为风冷凝器，可以适用于部分没有水源的环境。风冷凝器包括与蒸发冷凝管路3连通的换热器21，换热器21连接有一风机22。
在具体运行的时候，当汽态工质进入换热器21内，由于风机22不断地将风吹至换热器21上，因此，换热器21内的汽态工质不断地与风进行换热，并冷凝成液态工质，再由循环泵4将液态工质重新送至蒸发部分1。
本发明较佳的实施方式中，换热器21为板翅式换热器，能够很大程度上提高换热效果。
实施例三
如图3所示，本实施例中，相变冷却系统包括蒸发部分1、冷凝部分2和蒸发冷凝管路3；蒸发冷凝管路3将蒸发部分1和冷凝部分2连接成一贯通的循环回路；循环回路中填充有液态工质。
具体的，蒸发部分1由若干阵列设置且内部贯通的吸热板11构成，冷凝部分2设置于若干吸热板11的顶部，且和若干吸热板11连通，若干吸热板11的底部通过蒸发冷凝管路3与冷凝部分2连通，其中，冷凝部分2同样为水冷凝器，其结构与实施例一中的水冷凝器相同，故不再赘述。
在具体运行的时候，当吸热板11吸收热量，通过热传递将热量传至吸热板11内部的液态工质，液态工质吸收热量后迅速将温度展平至吸热板11的整个内腔，其中部分液态工质吸收热量变为汽态工质，汽态工质通过上部的管路流至冷凝部分2（水冷凝器），在水冷凝器内汽态工质与冷却水进行换热冷凝为液态工质，液态工质由于重力作用经过蒸发冷凝管路3回流至蒸发部分1，确保吸热板11内部液态工质不会枯竭。如此周而复始，达到将热量源源不断冷却的目的。
本实施方式中，取消了相变工质的动力循环泵，可实现集成化、小型化特性，另外取消循环泵可降低噪音、节约能源。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种相变冷却系统，其特征在于：包括蒸发部分、冷凝部分和蒸发冷凝管路；所述蒸发冷凝管路将所述蒸发部分和所述冷凝部分连接成一贯通的循环回路；所述循环回路中填充有液态工质；所述蒸发部分由若干阵列设置且内部贯通的吸热板构成。
2.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述若干吸热板的顶部连接所述冷凝部分的入口，所述若干吸热板的底部连接所述冷凝部分的出口。
3.根据权利要求2所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述吸热板底部和所述冷凝部分出口之间的蒸发冷凝管路上设置有循环泵。
4.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述冷凝部分为水冷凝器。
5.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述冷凝部分为风冷凝器。
6.根据权利要求4所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述水冷凝器包括筒体、设置于所述筒体内的蒸汽通道、冷却水通道以及设置于所述筒体上的冷却水进口和冷却水出口。
7.根据权利要求5所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述风冷凝器包括与所述蒸发冷凝管路连通的换热器，所述换热器连接有一风机。
8.根据权利要求7所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述换热器为板翅式换热器。
9.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述吸热板为冷板。
10.根据权利要求1所述的一种相变冷却系统，其特征在于：所述液态工质为水。
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