CN218634651U - 用于高热流的喷雾冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于高热流的喷雾冷却装置，包括储液箱和喷雾箱；所述喷雾箱的底部为热表面，在所述喷雾箱内与所述热表面相对设有喷雾装置，所述喷雾装置与所述热表面间具有空腔；在所述喷雾箱上，设有与所述喷雾装置相连通的第一进口，与所述空腔相连通的第二进口和出口；所述第一进口和所述储液箱经第一管路相连通，使所述第一管路内的冷却工质经所述喷雾装置喷射至所述热表面；所述第二进口和所述储液箱经第二管路相连通，使所述第二管路内的冷却工质直接冲刷所述热表面；所述出口和所述储液箱经第三管路相连通，使所述喷雾箱内的冷却工质回流至所述储液箱。该冷却装置能够强化换热，且保证装置运行的可调性、稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及高热流高效散热领域，尤其涉及一种用于高热流的喷雾冷却装置。
背景技术
喷雾冷却因为具有工质与表面温差小、没有沸腾滞后性、可实现均匀的冷却壁面温度、工质需求量小等优点，是解决高热流电子器件散热方式的有效途径之一。将喷雾冷却技术应用于实际时，不仅需关注喷雾冷却系统的高效换热能力，还需考虑其工作时的稳定性、可调性、可靠性。常规的喷雾冷却系统在应用时，通常面临如下问题：
(1)喷雾腔内仅在热沉表面处覆盖有一层液膜，其余空间由汽相工质占据，为便于排液通常在腔内设置排液槽，尽管如此，由于振动、晃荡环境影响，极易导致排液口与汽相空间联通，影响冷却液循环时的稳定性。
(2)发热元件在不同工作模式下发热功率不同，仅仅依靠调节喷雾流量控制热表面温度，极易在低流量时改变喷雾角，甚至不能形成喷雾，导致热表面局部高温。
(3)当发热功率过高或喷雾系统故障时，热表面易形成膜态沸腾，热表面温度快速升高，系统达到临界热流密度，电子器件极易烧毁。
正是由于上述技术问题的存在，限制了喷雾冷却在电子器件高效散热场合的应用。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型实施例提供了一种用于高热流的喷雾冷却装置，该冷却装置能够强化换热，且保证装置运行的可调性、稳定性。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于高热流的喷雾冷却装置，包括：用于存储冷却工质的储液箱和用于换热的喷雾箱；所述喷雾箱的底部为热表面，在所述喷雾箱内与所述热表面相对设有喷雾装置，所述喷雾装置与所述热表面间具有空腔；在所述喷雾箱上，设有与所述喷雾装置相连通的第一进口，与所述空腔相连通的第二进口和出口；所述第一进口和所述储液箱经第一管路相连通，使所述第一管路内的冷却工质经所述喷雾装置喷射至所述热表面；所述第二进口和所述储液箱经第二管路相连通，使所述第二管路内的冷却工质直接冲刷所述热表面；所述出口和所述储液箱经第三管路相连通，使所述喷雾箱内的冷却工质回流至所述储液箱。
优选的，所述喷雾装置包括静压腔，与所述静压腔相连通的多个喷嘴。
所述静压腔设于所述喷雾箱的顶部，在所述静压腔内设有起阻尼均压作用的多孔结构。
多个所述喷嘴相对所述热表面均匀分布。
优选的，还包括超声发生器，与所述超声发生器相连且位于所述喷雾箱内的超声换能器。
优选的，所述第一管路上设有第一液泵和第一截止阀，所述第二管路上设有第二液泵和第二截止阀。
优选的，在所述第三管路上设有风冷散热器。
所述冷却工质为水或防冻液。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本实用新型中使第二管路内的冷却工质直接冲刷热表面，在喷雾箱内形成浸液条件，为喷雾冷却提供浸液环境，能够保证在振动、晃动等环境下喷雾冷却装置排液的稳定性，还能够为超声传播提供媒介。第一管路内的冷却工质经喷雾装置喷射热表面，第二管路内的冷却工质冲刷热表面，多组换热方式相组合，保证冷却装置能够可靠、稳定、快速换热。
2.喷雾装置包括静压腔，与静压腔相连通的多个喷嘴，在静压腔内设有起阻尼均压作用的多孔结构，保证多个喷嘴喷雾流量均匀。
3.通过设置超声换能器，利用超声换能器产生超声波，在空腔内浸液条件下传播，超声波产生声流以及空化泡，空化泡在热表面溃灭并产生喷注现象，破坏热表面边界层，促进换热。
4.第一管路、第二管路上均设有截止阀，使第一管路、第二管路均能实现独立控制，实现冷却装置的可调性及不用运行工况下的适应性。第二管路的设置不仅有利于加大热边界层与浸液主流区的对流换热温差，同时，在其独立使用时，能够以冲刷方式满足热表面中等功率换热需求。
为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中喷雾冷却装置结构示意图。
以上附图的附图标记：1、储液箱；2、喷雾箱；21、热表面；22、空腔；31、静压腔；32、喷嘴；4、第一管路；41、第一液泵；42、第一截止阀；5、第二管路；51、第二液泵；52、第二截止阀；6、第三管路；61、风冷散热器；71、超声发生器；72、超声换能器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一：参见图1所示，一种用于高热流的喷雾冷却装置，包括：
储液箱1，所述储液箱1内存储有冷却工质，所述冷却工质为水或防冻液，也可根据需要选用其他流体；
喷雾箱2，所述喷雾箱2的底部为热表面21，在所述喷雾箱2内与所述热表面21相对设有喷雾装置，所述喷雾装置与所述热表面21间具有空腔22；
在所述喷雾箱2上，设有与所述喷雾装置相连通的第一进口，与所述空腔22相连通的第二进口和出口；所述第一进口和所述储液箱1经第一管路4相连通，使所述第一管路4内的冷却工质经所述喷雾装置喷射至所述热表面21；所述第二进口和所述储液箱1经第二管路5相连通，使所述第二管路5内的冷却工质直接冲刷所述热表面21；所述出口和所述储液箱1经第三管路6相连通，使所述喷雾箱2内的冷却工质回流至所述储液箱1。
通过增加第二管路5，使第二管路5内的冷却工质直接冲刷热表面21，在喷雾箱2内形成浸液条件，为喷雾冷却提供浸液环境，能够保证在振动、晃动等环境下喷雾冷却装置排液的稳定性，还能够为超声传播提供媒介。第一管路4内的冷却工质经喷雾装置喷射热表面21，第二管路5内的冷却工质冲刷热表面21，多组换热方式相组合，保证冷却装置能够可靠、稳定、快速换热。
在一个优选的实施方式中，为保证喷雾装置稳定、均匀的向热表面21喷雾流量，所述喷雾装置包括静压腔31，与所述静压腔31相连通的多个喷嘴32。所述静压腔31设于所述喷雾箱2的顶部，喷嘴32设于静压腔31朝向热表面21的一侧，在所述静压腔31内设有起阻尼均压作用的多孔结构。多个所述喷嘴32相对所述热表面21均匀分布，具体的，需要根据热表面21的面积确定喷嘴32数据。
在一个优选的实施方式中，还包括超声发生器71，与所述超声发生器71相连且位于所述喷雾箱2内的超声换能器72。利用超声换能器72产生超声波，在空腔22内浸液条件下传播，超声波产生声流以及空化泡，空化泡在热表面21溃灭并产生喷注现象，破坏热表面21边界层，促进换热。超声声流、空化机制，对喷雾冷却和冲刷冷却均可起到强化换热的效果。
在一个优选的实施方式中，所述第一管路4上设有第一液泵41和第一截止阀42，所述第二管路5上设有第二液泵51和第二截止阀52。使第一管路4、第二管路5均能实现独立控制，实现冷却装置的可调性及不用运行工况下的适应性。第二管路5的设置不仅有利于加大热边界层与浸液主流区的对流换热温差，同时，在其独立使用时，能够以冲刷方式满足热表面21中等功率换热需求。
在一个优选的实施方式中，在所述第三管路6上设有风冷散热器61，风冷散热器61将冷却工质从喷雾箱2内带出的热量，通过风冷方式散到环境中。
上述喷雾冷却装置可根据热表面21的热流变化，调节不同工作模式，具体操作如下：
1)当热表面21热流密度以10W/cm2级工作时，第一液泵41、第一截止阀42关闭，第二液泵51、第二截止阀52开启。冷却工质在空腔22内冲刷热表面21进行换热，辅以超声空化、声流机制，强化换热。
2)当热表面21热流密度以100W/cm2级工作时，第一液泵41、第一截止阀42开启，第二液泵51、第二截止阀52开启。冷却工质在空腔22内以喷雾冷却和冲刷冷却组合方式进行换热。第二液泵51、第二截止阀52所在回路通过冷却工质循环为喷雾箱2提供低温浸液环境，保证喷雾冷却效果，同时辅以超声空化、声流机制，进一步强化换热。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于，包括：用于存储冷却工质的储液箱和用于换热的喷雾箱；所述喷雾箱的底部为热表面，在所述喷雾箱内与所述热表面相对设有喷雾装置，所述喷雾装置与所述热表面间具有空腔；在所述喷雾箱上，设有与所述喷雾装置相连通的第一进口，与所述空腔相连通的第二进口和出口；所述第一进口和所述储液箱经第一管路相连通，使所述第一管路内的冷却工质经所述喷雾装置喷射至所述热表面；所述第二进口和所述储液箱经第二管路相连通，使所述第二管路内的冷却工质直接冲刷所述热表面；所述出口和所述储液箱经第三管路相连通，使所述喷雾箱内的冷却工质回流至所述储液箱。
2.根据权利要求1所述的用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于：所述喷雾装置包括静压腔，与所述静压腔相连通的多个喷嘴。
3.根据权利要求2所述的用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于：所述静压腔设于所述喷雾箱的顶部，在所述静压腔内设有起阻尼均压作用的多孔结构。
4.根据权利要求2所述的用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于：多个所述喷嘴相对所述热表面均匀分布。
5.根据权利要求1所述的用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于：还包括超声发生器，与所述超声发生器相连且位于所述喷雾箱内的超声换能器。
6.根据权利要求1所述的用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于：所述第一管路上设有第一液泵和第一截止阀，所述第二管路上设有第二液泵和第二截止阀。
7.根据权利要求1所述的用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于：在所述第三管路上设有风冷散热器。
8.根据权利要求1所述的用于高热流的喷雾冷却装置，其特征在于：所述冷却工质为水或防冻液。
Priority Applications (1)
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| CN202222810709.0U CN218634651U (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 用于高热流的喷雾冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN218634651U true CN218634651U (zh) | 2023-03-14 |
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ID=85471536
Family Applications (1)
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| CN202222810709.0U Active CN218634651U (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 用于高热流的喷雾冷却装置 |
Country Status (1)
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2022
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