CN110595127B - 一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统，包括制冰浆机、冰浆循环输送管、冰浆存储罐、局部降温管、射流支管；所述制冰浆机通过冰浆循环输送管与冰浆存储罐相连，所述冰浆存储罐通过冰浆输送干管与局部降温管的一端相连，局部降温管的另一端通过冰浆回流管连回至冰浆存储罐；所述冰浆存储罐还通过冰浆输送支管与射流支管相连；所述射流支管与局部降温管相连，所述局部降温管利用导热硅脂贴合方式与被冷却器件相连。本申请通过调整冲击射流的角度和增加冲击射流的数量，强化高热载工况下冰浆降温系统的局部换热，达到激发冰浆高载能特性和提升冰浆局部降温系统性能的目标。

Description

一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统
技术领域
本发明属于冰浆降温领域，具体说是一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统。
背景技术
冰浆是一种新型高载能介质，由粒径小于1mm的冰粒子和纯水或具有凝固抑制作用的二元水溶液构成，具有良好的热物性、传输性和相变特性，广泛应用于研发高性能换热器和高热载降温系统。然而，不同于传统的单相冷媒显热降温，如何将两相流冰浆携带的显热和潜热高效降温目标流体或物体表面仍存在一定困难。特别是当被冷却流体或物体表面局部温度较高时，受到冰浆湍动程度和物体表面传热性能限制，冰浆把所携带的冷量释放给被冷却流体或物体表面后，冰浆内仍残存较高含量的冰粒子，其冷却降温性能仍有很大的提升空间。因此，开发一种高浓度冰浆高效降温系统显得极为关键。
目前，有关冰浆降温系统的研发已有部分文献报道。根据冰浆换热末端的形式，可划分为管式降温系统和板式降温系统。管式和板式冰浆降温系统主要是利用螺旋管换热器、壳管式换热器、管翅式换热器或平板式将冰浆所携带的冷量与被冷却流体(即：水或空气)进行换热，实现给被冷却流体降温。此类降温系统的降温能力与冰浆的温度、浓度、流速及换热器的尺寸密切相关。因此，系统降温能力的提升需综合考虑多方面因素，当热载荷较大时降温效果却并不理想。
发明内容
为解决高热载工况下冰浆降温系统的局部换热性能提升的技术问题，本申请提供一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统。
为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统，包括制冰浆机、冰浆循环输送管、冰浆存储罐、局部降温管、射流支管；所述制冰浆机通过冰浆循环输送管与冰浆存储罐相连，所述冰浆存储罐通过冰浆输送干管与局部降温管的一端相连，在冰浆输送干管上依次设有冰浆输送泵、压力传感器、闸阀a、质量流量计、闸阀b、温度传感器，局部降温管的另一端通过冰浆回流管连回至冰浆存储罐，在冰浆回流管上依次设有温度传感器、闸阀c、质量流量计、闸阀d和压力传感器；所述冰浆存储罐还通过冰浆输送支管与射流支管相连，在冰浆输送支管上依次设有冰浆输送泵、压力传感器、闸阀e、质量流量计、闸阀f、温度传感器；所述射流支管与局部降温管相连，所述局部降温管利用导热硅脂贴合方式与被冷却器件相连。
进一步的，在局部降温管侧壁上设置多个不同位置的孔口。
进一步的，在射流支管前端配置快速接头，实现与局部降温管上的其中一个孔口连接，其他孔口用封盖封堵。
进一步的，在射流支管的前端内置多孔板。
进一步的，所述冰浆存储罐内部安装有搅拌装置。
进一步的，本申请还包括闸阀g，所述闸阀g一端与冰浆存储罐相连，闸阀g另一端连接在冰浆输送干管上的冰浆输送泵与压力传感器之间。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：通过调整冲击射流的角度和增加冲击射流的数量，强化高热载工况下冰浆降温系统的局部换热，达到激发冰浆高载能特性和提升冰浆局部降温系统性能的目标。
附图说明
图1为本申请局部降温系统原理图；
图2为局部降温管与射流支管连接示意图；
图3为局部降温管与射流支管连接俯视图；
图4为局部降温管与射流支管连接主视图；
图5为局部降温管与射流支管连接侧视图；
图6为多孔板结构示意图；
图7为射流支管结构示意图；
图8为局部降温管侧壁上的孔口示意图；
图9为局部降温管侧壁上的孔口与封盖连接示意图；
图中序号说明：1.制冰浆机，2.冰浆循环输送管，3.冰浆存储罐，4.冰浆输送泵，5.压力传感器，6.质量流量计，7.温度传感器，8.闸阀a，9.冰浆输送干管，10.冰浆输送支管，11.局部降温管，12.射流支管，13.多孔板，14.快速接头，15.孔口，16.封盖，17.被冷却器件。
具体实施方式
本发明的实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
本实施例提供一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统，包括制冰浆机1、冰浆循环输送管2、冰浆存储罐3、冰浆输送泵4、压力传感器5、质量流量计6、温度传感器7、闸阀8、冰浆输送干管9、冰浆输送支管10、局部降温管11、射流支管12和被冷却器件17，如图1。该系统的工作方式是由制冰浆机1制备不同冰粒子浓度的冰浆，制备好的冰浆经由冰浆循环输送管2流入冰浆存储罐3。为了防止冰浆中的冰粒子在冰浆存储罐3内发生分层，冰浆存储罐3具有搅拌功能。冰浆存储罐3流出的冰浆，经由两路的冰浆输送泵输送至局部降温管11，完成与被冷却器件17冷量交换后再次流入冰浆存储罐3。系统压力、温度由压力传感器和温度传感器监测，流经局部降温管11和射流支管12的质量流量和冰粒子浓度由质量流量计监测。被冷却器件17与局部降温管11的连接是利用导热硅脂贴合方式直接连接。局部降温管11与射流支管12的连接方式，如图2。通过在射流支管12前端配置快速接头14，实现与局部降温管11侧壁的孔口15连接。为改变射流支管12的高速射流角度，沿局部降温管11侧壁不同位置处设置孔口15，以此增进冲击射流与横向流动间的相互作用，提升降温效果。不与射流支管12连接的孔口15由封盖16封堵。为了进一步强化局部降温管11的局部降温效果，射流支管12的前端内置多孔板13，利用多孔冲击射流加深其刺透横向流动的深度而实现强化换热。
优选的，孔口15中设有滚珠轴承，与快速接头相连。
冰浆是由冰粒子和载流体构成的固液混合物，因冰粒子的相变发生使得冰浆展现出高载能特性。当某需要被冷却的物体表面温度较高或热载荷较大时，利用高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统可实现迅速冷却。通过调整冲击射流的角度，增进冲击射流与横向流动间的相互作用，提升降温效果。此外，利用多孔冲击射流加深其刺透横向流动的深度而进一步强化换热。因此，本发明解决了高热载工况下冰浆降温系统的局部换热性能提升的技术问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统，其特征在于，包括制冰浆机、冰浆循环输送管、冰浆存储罐、局部降温管、射流支管；所述制冰浆机通过冰浆循环输送管与冰浆存储罐相连，所述冰浆存储罐通过冰浆输送干管与局部降温管的一端相连，在冰浆输送干管上依次设有冰浆输送泵、压力传感器、闸阀a、质量流量计、闸阀b、温度传感器，局部降温管的另一端通过冰浆回流管连回至冰浆存储罐，在冰浆回流管上依次设有温度传感器、闸阀c、质量流量计、闸阀d和压力传感器；所述冰浆存储罐还通过冰浆输送支管与射流支管相连，在冰浆输送支管上依次设有冰浆输送泵、压力传感器、闸阀e、质量流量计、闸阀f、温度传感器；所述射流支管与局部降温管相连，所述局部降温管利用导热硅脂贴合方式与被冷却器件相连；
在局部降温管侧壁上设置多个不同位置的孔口；
在射流支管前端配置快速接头，实现与局部降温管上的其中一个孔口连接，其他孔口用封盖封堵。
2.根据权利要求1所述一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统，其特征在于，在射流支管的前端内置多孔板。
3.根据权利要求1所述一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统，其特征在于，所述冰浆存储罐内部安装有搅拌装置。
4.根据权利要求1所述一种高浓度冰浆多孔射流冲击强化局部降温系统，其特征在于，还包括闸阀g，所述闸阀g一端与冰浆存储罐相连，闸阀g另一端连接在冰浆输送干管上的冰浆输送泵与压力传感器之间。
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