[发明专利]基于空气膨胀制冷的机载发热元件的冷却系统及方法

权利要求书

1.一种基于空气膨胀制冷的机载发热元件的冷却系统；其特征在于：本系统包括高热流发热元件喷雾冷却循环子系统和空气膨胀制冷循环子系统；还包括连接上述两个子系统且内填充相变介质的蓄冷器（7）；

其中高热流发热元件喷雾冷却循环子系统包括：缓冲罐（8），循环泵（9），过滤器（10），流量调节阀（11）喷雾腔（14），旁通阀（15）；喷雾腔（14）内包含冷却喷嘴（12）及发热元件（13）；喷雾腔（14）出口分成两路，一路与旁通阀（15）第一端相连，另一路与蓄冷器（7）第一边入口相连，蓄冷器（7）第一边出口依次经过缓冲罐（8）、循环泵（9）后与旁通阀（15）第二端并联，并联后再依次经过过滤器（10）、流量调节阀（11）后与冷却喷嘴（12）相连；

其中空气膨胀制冷循环子系统包括：初级换热器（2）,次级换热器（4），水分离器（5），涡轮（6），风扇（16）；发动机引气入口（1）依次经过初级换热器（2）热边、次级换热器（4）热边、水分离器（5）、涡轮（6）与蓄冷器（7）第二边入口相连；蓄冷器（7）第二边出口与次级换热器（4）冷边入口相连，冲压空气与初级换热器（2）冷边入口相连，次级换热器（4）冷边出口与初级换热器（2）冷边出口同时受到到风扇（16）的旋转抽吸。

2.利用权利要求1所述的基于空气膨胀制冷的机载发热元件的冷却系统的冷却方法，其特征在于：喷雾冷却循环子系统中喷雾腔（14）出口的高温载冷剂进入蓄冷器（7）与固态相变材料换热，吸收相变材料的冷量变成低温载冷剂并由循环泵（9）加压后送入冷却喷嘴（12），冷却喷嘴（12）将其雾化成微小直径的颗粒强制喷到发热元件（13）的表面，吸收发热元件的热量，该系统实现对发热元件的快速冷却，此过程中蓄冷器（7）内填充的固态相变材料因吸收高温载冷剂的热量而液化；空气膨胀制冷循环子系统中从发动机引气的冲压空气经过初级换热器（2）及次级换热器（4）预冷后进入涡轮（6）膨胀降温，从涡轮（6）出口的低温空气进入蓄冷器（7）与液态相变材料换热，吸收相变材料的热量使其冷凝成固态。