CN109831896A - 一种泵驱相变液冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泵驱相变液冷系统，包括：蒸发器、冷凝器以及回热器；所述蒸发器的出口与所述冷凝器的入口相连形成蒸汽流动管路；所述冷凝器的出口与所述蒸发器的入口相连形成冷凝液回流管路，且所述冷凝液回流管路中固定安装有工质泵；所述蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路均穿透所述回热器，通过所述回热器将蒸汽流动管路中的蒸汽温度对冷凝液回流管路中的冷凝液进行预热，通过上述方式，本发明能够利用工质泵来驱动冷却工质的流动，再通过在蒸发器和冷凝器之间循环流动而实现冷却工质的相变，具备有维护方便、冷却效果好、换热系数高的特点，可有效提高功率器件的均温性和允许的最高热流密度，并实现系统的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及风电领域，特别涉及一种泵驱相变液冷系统。
背景技术
在风电领域，变流器、变频器、逆变器、发电机是风力发电系统的重要组成元件，这些发热元件的散热问题至关重要，是系统可靠运行的关键。传统采用液冷方式进行冷却，液冷装置存在结构复杂、接头多存在较大的漏液风险、管路的腐蚀和破坏、可靠性低、运维难度高等问题，随着各种电气元件的功率密度越来越高，液冷装置的局限性就凸显出来。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种泵驱相变液冷系统，具备有维护方便、冷却效果好、换热系数高的特点，可有效提高功率器件的均温性和允许的最高热流密度，并实现系统的小型化。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种泵驱相变液冷系统，包括：蒸发器、冷凝器以及回热器；
所述蒸发器的出口与所述冷凝器的入口相连形成蒸汽流动管路；所述冷凝器的出口与所述蒸发器的入口相连形成冷凝液回流管路，且所述冷凝液回流管路中固定安装有工质泵；
所述蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路均穿透所述回热器，通过所述回热器将蒸汽流动管路中的蒸汽温度对冷凝液回流管路中的冷凝液进行预热。
在本发明一个较佳实施例中，所述工质泵为一体式泵体。
在本发明一个较佳实施例中，所述蒸发器的进出口与冷凝液回流管路、蒸汽流动管路的接口处均采用快速接头相连。
在本发明一个较佳实施例中，所述冷凝器内固定安装有冷凝风机。
在本发明一个较佳实施例中，所述冷凝风机为可调速轴流风机。
在本发明一个较佳实施例中，所述冷凝液回流管路中还固定安装有储液罐。
在本发明一个较佳实施例中，所述储液罐位于所述冷凝器出口以及工质泵入口之间。
在本发明一个较佳实施例中，所述蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路中均安装有温度变送器和压力变送器。
本发明的有益效果是：
（1）通过采用冷凝器和蒸发器相连形成密闭循环的冷却系统，并利用冷却介质相变原理来实现对功率器件的冷却，具备有维护方便、冷却效果好、换热系数高的特点，可有效提高功率器件的均温性和允许的最高热流密度，并实现系统的小型化。
（2）通过回热器同时覆盖蒸汽流动管路与冷凝液回流管路，使得在回热器内部可利用蒸汽流动管路中的蒸汽温度对冷凝液回流管路中的冷凝液进行预热，加快液体汽化沸腾的过程，进一步提高蒸发器的换热效率，增强功率模块表面的均温性。
附图说明
图1是本发明在一较佳实施例中的系统流程图；
附图中各部件的标记如下：1、储液罐，2、工质泵，3、回热器，4、温度变送器，5、压力变送器，6、蒸发器，7、冷凝器，8、冷凝风机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种泵驱相变液冷系统，包括：蒸发器6、冷凝器7以及回热器3；
所述蒸发器6的出口与所述冷凝器7的入口相连形成蒸汽流动管路；所述冷凝器7的出口与所述蒸发器6的入口相连形成冷凝液回流管路，且所述冷凝液回流管路中固定安装有工质泵2；
所述蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路均穿透所述回热器3，通过所述回热器3将蒸汽流动管路中的蒸汽温度对冷凝液回流管路中的冷凝液进行预热。
其中，所述工质泵2为一体式泵体，取消传统工质泵2中的轴封和联轴器，因此没有泄露风险，寿命长、免维护。
所述蒸发器6的进出口与冷凝液回流管路、蒸汽流动管路的接口处均采用快速接头相连，快速接头可轻松插拔，整个过程不会有液体或者气体的工质排出，也不会有空气进入系统，可保证系统的密封性。
进一步说明，所述冷凝器7内固定安装有冷凝风机8，所述冷凝风机8为可调速轴流风机，利用冷凝风机8能够将热量散发到大气中，提高散热效果，并采用可调速轴流风机，用于强化冷却工质在冷凝器7中的凝结放热过程，可根据冷凝温度自动调节冷凝风机的风量，具有效率高、使用寿命高、低噪音、节能的优点。
再进一步说明，所述冷凝液回流管路中还固定安装有储液罐1，所述储液罐1位于所述冷凝器7出口以及工质泵2入口之间，用于收集液态工质以及起到稳定系统压力的作用。
再进一步说明，所述蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路中均安装有温度变送器4和压力变送器5，利用温度变送器4、压力变送器5监控蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路中的压力和温度。
本发明一种泵驱相变液冷系统，其具体的运行方法如下：
首先，工质泵2驱动冷却工质流动，工质泵2的出口与回热器3的进口连接，液体工质流入回热器3后利用从蒸发器6出口的蒸汽余热对液体工质进行预热，介质从回热器3中出来，进入到蒸发器6的进口，工质在蒸发器6中进行蒸发，从液态变成气态，温度保持不变，吸收发热模块的热量，蒸发器6的出口与回热器3的出口连接，蒸汽流入回热器3后利用余热对回热器3内流动的液态工质进行预热，气态的工质从回热器3中出来后，进入到冷凝器7中，高温工质气体变为低温工质液态，进行放热过程，冷凝器7中的冷凝风机8将热量散发到大气中，冷凝器7的出口与储液罐1的进口相连接，工质进入到储液罐进行储存，实现循环冷却。
区别于现有技术，本发明一种泵驱相变液冷系统，一方面，通过采用冷凝器和蒸发器相连形成密闭循环的冷却系统，并利用冷却介质相变原理来实现对功率器件的冷却，具备有维护方便、冷却效果好、换热系数高的特点，可有效提高功率器件的均温性和允许的最高热流密度，并实现系统的小型化；另一方面，通过回热器同时覆盖蒸汽流动管路与冷凝液回流管路，使得在回热器内部可利用蒸汽流动管路中的蒸汽温度对冷凝液回流管路中的冷凝液进行预热，加快液体汽化沸腾的过程，进一步提高蒸发器的换热效率，增强功率模块表面的均温性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种泵驱相变液冷系统，其特征在于，包括：蒸发器、冷凝器以及回热器；
所述蒸发器的出口与所述冷凝器的入口相连形成蒸汽流动管路；所述冷凝器的出口与所述蒸发器的入口相连形成冷凝液回流管路，且所述冷凝液回流管路中固定安装有工质泵；
所述蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路均穿透所述回热器，通过所述回热器将蒸汽流动管路中的蒸汽温度对冷凝液回流管路中的冷凝液进行预热。
2.根据权利要求1所述的泵驱相变液冷系统，其特征在于，所述工质泵为一体式泵体。
3.根据权利要求1所述的泵驱相变液冷系统，其特征在于，所述蒸发器的进出口与冷凝液回流管路、蒸汽流动管路的接口处均采用快速接头相连。
4.根据权利要求1所述的泵驱相变液冷系统，其特征在于，所述冷凝器内固定安装有冷凝风机。
5.根据权利要求4所述的泵驱相变液冷系统，其特征在于，所述冷凝风机为可调速轴流风机。
6.根据权利要求1所述的泵驱相变液冷系统，其特征在于，所述冷凝液回流管路中还固定安装有储液罐。
7.根据权利要求6所述的泵驱相变液冷系统，其特征在于，所述储液罐位于所述冷凝器出口以及工质泵入口之间。
8.根据权利要求1所述的泵驱相变液冷系统，其特征在于，所述蒸汽流动管路与所述冷凝液回流管路中均安装有温度变送器和压力变送器。
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