CN111511173A - 一种设备冷却系统 - Google Patents

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张泉
胡黎明
梁双
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向萌松
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周月玲
史素清
张一鸣
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Abstract

本发明属于航空技术领域，涉及一种设备冷却系统。本发明中所述的设备冷却系统包括冷却液增压泵、热交换器、待冷却设备、温度传感器、压力传感器、流量计、储液/缓冲容器和显示控制装置等，实现了利用燃油对电子设备进行冷却，同时将电子设备的发热量和系统自身产生的发热量通过发动机回收，有效的利用了飞行器上的能源，实现了能源的深度管理，克服了冲压空气作为热沉的冷却系统代偿损失高的不足，能够最大限度的降低系统的使用成本。

Description

一种设备冷却系统
技术领域
本发明属于航空技术领域，涉及一种设备冷却系统。
背景技术
电子设备冷却系统用于飞机电子设备工作环境保障，主要作用为冷却电子设备，确保电子设备安全而高效的工作。系统由增压泵、热交换器、待冷却设备、温度传感器、压力传感器、流量计、储液/缓冲容器和显示控制装置等组成。目前，针对高发热功率、高热流密度的大功率电子设备的冷却系统，均采用低冰点的冷却液作为工作介质，在冷却过程中，电子设备工作产生的热量通过冷板传递给冷却液，由冷却液带走，最后经由其他热沉带走并排到机外环境。当前，用于冷却的热沉主要为冲压空气，从飞机外表面增加引气口引入冲压空气，通常会影响飞机的气动外形，增加飞机的阻力，造成较大的代偿损失，降低飞机的总体性能(飞机的航程、航时等)和运行经济性。
发明内容
本发明涉及的设备冷却系统，采用机上的燃油作为热沉，不需要冲压空气，不会产生因引入冲压空气带来的代偿损失，同时电子设备的发热量由冷却系统传递到机上的燃油，最终燃油随供输油系统进入发动机，电子设备的发热和系统自身运行产生的大部分热量可由发动机转换为机械能，达到了充分使用机上的能量的效果，实现了能源的管理。
技术方案
一种设备冷却系统，包括冷却液增压泵1、热交换器2、燃油增压泵5、燃油箱6、待冷却设备10。
冷却液增压泵1、热交换器2、待冷却设备10通过管路连接起来，冷却液增压泵1驱动冷却液在管路中流动，流经热交换器2时与温度相对更低的燃油进行热交换，温度降低后的冷却液流过待冷却设备10，带走待冷却设备10工作时产生的热量，形成一次工作循环。燃油增压泵5抽吸燃油箱6中的燃油，流经热交换器2时与温度相对更高的冷却液进行热交换，温度升高后的燃油一部分送去发动机燃烧室进行燃烧，另一部分送回燃油箱6，通过油箱壁板与外界的大气进行热交换。
燃油回路上设置有燃油温度传感器3，用于监测经过换热器热交换之后的燃油温度。
还包括在燃油回路上设置有燃油压力传感器4，用于监测经过换热器热交换之后的燃油压力。
还包括在燃油回路上设置有燃油流量计7，用于监测经过换热器热交换之后的燃油流量，
冷却液回路上设置有冷却液温度传感器9，用于监测经过换热器热交换之后的冷却液温度。
还包括在冷却液回路上设置有冷却液压力传感器8，用于监测经过换热器热交换之后的冷却液压力。
还包括在冷却液回路上设置有冷却液流量计11，用于监测经过换热器热交换之后的冷却液流量，
在增压泵入口设置有储液/缓冲容器12，用于管路中的冷却液释放压力保护增压泵，并且便于增压泵启动。
显示控制装置13与燃油增压泵5、燃油温度传感器3、燃油压力传感器4、燃油流量计7、冷却液增压泵1、冷却液温度传感器9、冷却液压力传感器8、冷却液流量计11连接，用于数据采集与显示。
技术效果
本发明中描述的系统具有“开源”和“节流”的效果，实现了热量/能量的优化管理，能够有效的降低系统生命周期内的运行成本，具体如下：
1)降低了冷却系统的代偿损失，达到了节省能源的效果，即节流效果；
2)电子设备发热和大部分的系统工作发热得到了回收，实现了能源的回收，起到了开源的效果。
3)温度升高后的燃油燃烧性能更好，提高了燃烧效率。
附图说明
图1为系统工作原理图
其中：1-冷却液增压泵，2-热交换器，3-燃油温度传感器，4-燃油压力传感器，5-燃油增压泵，6-燃油箱，7-燃油流量计，8-冷却液压力传感器，9-冷却液温度传感器，10-待冷却设备，11-冷却液流量计，12-储液/缓冲容器，13-显示控制装置。
具体实施方式
一种设备冷却系统，包括冷却液增压泵1、热交换器2、燃油增压泵5、燃油箱6、待冷却设备10。
冷却液增压泵1、热交换器2、待冷却设备10通过管路连接起来，冷却液增压泵1驱动冷却液在管路中流动，流经热交换器2时与温度相对更低的燃油进行热交换，温度降低后的冷却液流过待冷却设备10，带走待冷却设备10工作时产生的热量，形成一次工作循环。燃油增压泵5抽吸燃油箱6中的燃油，流经热交换器2时与温度相对更高的冷却液进行热交换，温度升高后的燃油一部分送去发动机燃烧室进行燃烧，另一部分送回燃油箱6，通过油箱壁板与外界的大气进行热交换。
本发明由冷却液增压泵1从储液/缓冲容器12中抽取冷却液，使得液体有一定的速度，能够克服管路阻力依次进入热交换器2热边、待冷却设备10，将待冷却设备10热量传递给燃油。既实现了设备的冷却功能，又达到了能量回收的目的。克服了冲压空气冷却的电子设备液体冷却系统的代偿损失高的不足。
如图1所示。在本发明所述的系统中包含两个工作介质回路，冷却液回路和燃油回路。冷却液回路中，冷却液增压泵1从储液/缓冲容器12中吸入冷却液，冷却液被加压后进入热交换器2热边，冷却液携带的热量由热交换器2的热边传递给冷边的燃油，冷却液被冷却降温后进入待冷却设备10，完成冷却后的冷却液回到储液/缓冲容器12，至此完成了冷却液的工作循环。燃油回路中，在燃油增压泵5作用下，燃油从燃油箱6进入热交换器2中，吸收热量，实现热量从待冷却设备10到燃油的转移，最后燃油回到燃油箱6或进入发动机燃烧室。
在系统中，除了液体回路，还有控制回路，在控制回路中，针对工作介质循环，分别设置了相应温度传感器、压力传感器与流量计，并将其信号输入显示/控制装置，实现对整个系统的控制。

Claims (8)

1.一种设备冷却系统，其特征在于：包括冷却液增压泵(1)、热交换器(2)、燃油增压泵(5)、燃油箱(6)、待冷却设备(10)；
冷却液增压泵(1)、热交换器(2)、待冷却设备(10)通过管路连接，冷却液增压泵(1)驱动冷却液在管路中流动，流经热交换器(2)时与温度相对更低的燃油进行热交换，温度降低后的冷却液流过待冷却设备(10)，带走待冷却设备(10)工作时产生的热量，形成一次工作循环，燃油增压泵(5)抽吸燃油箱(6)中的燃油，流经热交换器(2)时与温度相对更高的冷却液进行热交换，温度升高后的燃油一部分送去发动机燃烧室进行燃烧，另一部分送回燃油箱(6)，通过油箱壁板与外界的大气进行热交换。
2.根据权利要求1所述的一种设备冷却系统，其特征在于：燃油回路上设置有燃油温度传感器(3)，监测经过换热器热交换之后的燃油温度。
3.根据权利要求1所述的一种设备冷却系统，其特征在于：燃油回路上设置有燃油压力传感器(4)，监测经过换热器热交换之后的燃油压力。
4.根据权利要求1所述的一种设备冷却系统，其特征在于：燃油回路上设置有燃油流量计(7)，监测经过换热器热交换之后的燃油流量。
5.根据权利要求1所述的一种设备冷却系统，其特征在于：冷却液回路上设置有冷却液温度传感器(9)，监测经过换热器热交换之后的冷却液温度。
6.根据权利要求1所述的一种设备冷却系统，其特征在于：冷却液回路上设置有冷却液压力传感器(8)，监测经过换热器热交换之后的冷却液压力。
7.根据权利要求1所述的一种设备冷却系统，其特征在于：在冷却液回路上设置有冷却液流量计(11)，监测经过换热器热交换之后的冷却液流量。
8.根据权利要求1所述的一种设备冷却系统，其特征在于：在增压泵入口设置有储液/缓冲容器(12)，管路中的冷却液释放压力保护增压泵，便于增压泵启动。
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