[发明专利]一种开式可控流量相变冷却系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种开式可控流量相变冷却系统及其控制方法，该系统包括蓄冷储液罐、节流装置、接触式冷却板、自吸泵和控制器，所述接触式冷却板上设有温度传感器，所述蓄冷储液罐、节流装置、接触式冷却板和自吸泵通过管道依次串联连接，所述控制器分别与所述加热增压装置、节流装置、温度传感器和自吸泵通过数据传输线连接。本发明的冷却工质在接触式冷却板中发生相变，换热系数高，并能够提供适宜的冷却温度和冷却均匀性，相比于传统液冷循环冷却系统，本发明的相变冷却系统能够快速稳定地冷却高热流密度的电子器件，并能通过调节冷却工质流量满足不同的冷却温度均匀性要求，具有更好的稳定性和可用性。

技术领域

本发明涉及电子器件冷却技术领域，更具体地，涉及一种开式可控流量相变冷却系统及其控制方法。

背景技术

随着航空航天技术的不断发展，飞行器的类型及应用日益广泛，飞行器中包含的大功率电子器件越来越多，其中大功率高热流密度的电子器件的散热问题也越来越凸显。当大功率电子器件工作时，其产生的热量会使局部温度升高，如果散热不及时，则可能使相应器件的温度升高甚至超过允许的最高温度，电子器件的性能将会显著下降，并且不能稳定工作，从而导致电子器件性能恶化甚至失效。

航天器上的大多数电子都属于精密仪器，需要工作在一个固定的温度才能发挥最大的作用，并且不允许存在较大的温度波动，对于同一空间的温度均匀性也有极大的要求。而且航天器本身设计结构紧凑，为了增加航行距离，对于其配置的冷却系统的空间和重量也有特殊的要求，航天器采用更加小巧并轻量的冷却系统是发展趋势。

现有航天器需要做各种翻转动作，对散热冷却系统的稳定性和可用性有极高的要求。由于传统的机械式冷却系统需要用到多种机械部件和阀门，在航天器翻转的时候，其故障率会增加；并且由于部分传统冷却系统需要空气强制对流循环，且电子器件放置环境对空气洁净度要求也较高，所以传统的冷却方式已经远不能满足这一稳定性和可用性的要求。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的开式可控流量相变冷却系统及其控制方法，该系统解决了传统的冷却系统稳定性及可用性不足的缺陷。

根据本发明的一个技术方案，提供一种开式可控流量相变冷却系统，该系统包括蓄冷储液罐、节流装置、接触式冷却板、自吸泵和控制器，所述接触式冷却板上设有温度传感器，所述蓄冷储液罐、节流装置、接触式冷却板和自吸泵通过管道依次串联连接，所述控制器分别与所述加热增压装置、节流装置、温度传感器和自吸泵通过数据传输线连接。当接触式冷却板的板面温度均匀性不满足设定要求时，所述自吸泵用于在所述接触式冷却板出口形成负压环境，以提高管路中冷却工质的流量，使接触式冷却板的温度达到设定要求。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述蓄冷储液罐设有调节所述蓄冷储液罐的内部压力的加热增压装置。可根据所述控制器接收的来自所述接触式冷却板上的温度传感器上的温度信号，改变所述加热增压装置的加热功率，以此调节所述蓄冷储液罐的内部压力，从而来适当增加或减少管路通道内的液体流量。只有当所述接触式冷却板上的温度均匀性不满足要求时，才需要开启所述加热增压装置进行加热，以调节管路通道内的液体流量。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述加热增压装置位于所述蓄冷储液罐的罐体内部的下半部分。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述加热增压装置为加热棒或者加热带。当所述加热增压装置为加热棒时，可将所述加热棒水平设置在罐体内部，当所述加热增压装置为加热带时，可将所述加热带环绕设置在罐体下半表面。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述蓄冷储液罐上设有注液口和控制所述注液口开闭状态的注液阀。当需向所述蓄冷储液罐内添加冷却工质时，打开所述注液口上的所述注液阀，所述蓄冷储液罐的注液口可通过加氟表连接至抽真空机和冷却工质罐，通过抽真空机预先创造一个真空环境，然后关闭抽真空环境，在负压环境下，即可将冷却工质添加入蓄冷储液罐内。加注完毕后，则使所述注液阀处于常闭状态。