[发明专利]一种双相流冷却系统中的过热度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子冷却散热技术，特别涉及到一种双相流冷却系统中用到的过热度检测方法。

背景技术

随着电力电子工业的发展，系统集成度呈几何倍数增加。在同一设备的实际应用中，为了节省空间并提高集成度，通常会安装多个功率模组在同一冷却板或单个冷却回路上以串联多个热源。若采用常规冷却方式如风冷、液冷等，冷却流体的温度会随着吸收的热量增加而稳步提高，这样会导致冷却流体进出会存在一定的温度差。很多时候，由于管路、流道和冷却流体密度改变，其温差会变得相当大。

实际设计中都会预留相当大的散热余量，从而提高被冷却部件的可靠性。另外，现有冷却方案都是采用单相介质作为冷源，其结果是冷却介质循环流量大而耗费很多电功率在冷却设备上。根据多年的研究，我们认为液体相变冷却刚好能满足上述需求。而一旦采用两相冷却方案，就必须有检测方法来确保冷却介质在冷却板中必须是两相态，否则会烧毁被冷却部件。现有技术中一般采用换热器进口的压力及进出口的压差与进口处的温度进行比较来确定过热度，但是其无法简单准确地反映出当前系统中制冷剂的过热度，也无法根据当前过热度进行相应的保护。

发明内容

本发明专利的目的在于克服现有的过热度检测技术的不足，本发明提供一种过热度检测技术。该发明方法利用系统中已存的压力和温度传感器，配合数据采集设备和数据处理设备，可以简单准确地检测当前制冷剂的过热度，避免由于系统缺少制冷剂或堵塞而烧毁被冷却的电子电力组件。

为了实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种双相流冷却系统中的过热度检测方法，所述双相流冷却系统中包括有包含制冷剂的循环管路，在所述的循环管路上依次设有储液器、冷剂泵、热交换器和过滤器，其特征在于，在所述的双相流冷却系统中还设有温度传感器、压力传感器和用于检测过热度的控制单元，所述的温度传感器安装在制冷剂的循环回路中系统入口位置用以采集温度值T1，压力传感器安装在制冷剂的循环回路中系统入口位置用以采集压力值P1；

所述的控制单元中设有数据采集模块、控制器和上位机，所述的数据采集模块分别连接温度传感器和压力传感器以采集温度值和压力值数据，采集的数据通过一个A/D转换模块转换为数字信号经I²C总线输入至所述的控制器，该控制器通过RS485总线连接所述的上位机；在所述的控制器中设有制冷剂过热度计算程序，上位机根据计算的过热度做出相应动作；

所述的制冷剂过热度计算程序包括：

1）根据制冷剂R134a的压焓图读取制冷剂饱和温度值T1a和对应压力值P1a，预先将制冷剂饱和温度值T1a和对应压力值P1a的表格数据存储在控制单元中，该表格中包括有饱和温度值T1a与压力值P1a，该表格饱和温度值与压力值采用分度对应；

2）根据数据采集模块采集并经过A/D转换模块转换后得到的实时压力值采用上述表格查找出理论饱和温度值并将数据存储；

3）将采集的实时温度值与查找出的理论饱和温度值比较，若实际温度值比理论饱和温度值高，则判定制冷剂处于过热状态，其过热度为实际温度值减去理论饱和温度值。

在本发明双相流冷却系统中的过热度检测方法中，所述的制冷剂过热度计算程序中，若采集到的实时压力值处于表格中的两个相邻压力值之间，则默认表格中两个相邻压力值与两个相邻的饱和温度值为线性关系，据此计算出实时压力值对应的理论饱和温度值。

在本发明双相流冷却系统中的过热度检测方法中，当通过实时压力值P1计算出的理论的饱和温度值T1a小于T1时，则表示此时制冷剂处于过热状态；当T1-T1a≥2℃时，表示系统缺少制冷剂，需要冲注制冷剂，同时控制器会发出关机指令并在上位机中显示报警状态，冷却系统进入关机流程。

基于上述技术方案，本发明的双相流冷却系统中的过热度检测方法与现有技术相比具有如下技术优点：

1.本发明双相流冷却系统中的过热度检测方法利用系统中的压力传感器和温度传感器，在控制单元中采用一定的算法来实时计算过热度，根据过热度的值判断是否缺液以及是否需要关闭冷却系统。

2. 本发明的过热度检测方法在实践中只需要在制冷剂的循环回路中系统入口位置安装一只压力传感器和一只温度传感器即可，可以简单准确的计算出当前制冷剂的过热度，而无需通过计算换热器两端的压差和换热器入口压力来计算过热度。

附图说明

图1是本发明双相流冷却系统中的过热度检测方法系统布置示意图。