[发明专利]一种使用喷雾冷却和吸附式制冷的机载高热流密度设备热管理系统

权利要求书

1.一种使用喷雾冷却和吸附式制冷的机载高热流密度设备热管理系统，其特征在于：由喷雾冷却系统和吸附式制冷系统组成；

上述喷雾冷却系统由储水箱(1)、第一水泵(2)、蒸发器(3)、流量调节阀(4)、第一截止阀(5)、流量计(6)、喷雾室(7)、喷嘴(8)、待冷却表面(9)、热回收器(10)、第二水泵(17)组成。

其中蒸发器(3)具有两个入口和两个出口。第一入口为水入口，第一出口为水出口；第二入口为制冷剂入口，第二出口为制冷剂出口。

热回收器(10)具有一个入口和两个出口，入口为喷雾冷却吸收热量后的水入口，第一出口为水出口，第二出口为热量出口。

储水箱(1)的出口与第一水泵(2)的入口相连，第一水泵(2)的出口与蒸发器(3)的第一入口相连，蒸发器(3)的第一出口与流量调节阀(4)的入口相连，流量调节阀(4)的出口与第一截止阀(5)的入口相连，第一截止阀(5)的出口与流量计(6)的入口相连，流量计(6)的出口与喷嘴(8)的入口相连。喷嘴(8)的出口喷射出的水射向待冷却表面(9)，喷嘴(8)和待冷却表面(9)封装于喷雾室(7)中。喷雾室(7)的出口与热回收器(10)的入口相连，热回收器(10)的第一出口与第二水泵(17)的入口相连，第二水泵(17)的出口与储水箱(1)的入口相连。

上述吸附式制冷系统由热回收器(10)、吸附床(11)、阵列热管箱(12)、外界环境接口(13)、冷凝器(14)、节流阀(15)、第二截止阀(16)组成。

吸附床(11)具有三个端口，第一端为加热端口，第二端为冷却端口，第三端为制冷剂流动端口。

冷凝器(14)具有两个入口和一个出口，第一入口为制冷剂入口，第二入口为制冷剂返回入口，出口为制冷剂出口。

热回收器(10)的第二出口与吸附床(11)的第一端相连，吸附床(11)的第三端与冷凝器(14)的第一入口相连，冷凝器(14)的出口与节流阀(15)的入口相连，节流阀(15)的出口与蒸发器(3)的第二入口相连；蒸发器(3)的第二出口与第二截止阀(16)的入口相连，第二截止阀(16)的出口与冷凝器(14)的第二入口相连。吸附床(11)的第二端与阵列热管箱(12)的入口相连，阵列热管箱(12)的出口与外界环境接口(13)相连。

2.根据权利要求1所述的一种使用喷雾冷却和吸附式制冷的机载高热流密度设备热管理系统，其特征在于包括以下过程：

喷雾冷却过程：打开第一截止阀(5)，启动第一水泵(2)和第二水泵(17)，通过第一水泵(2)的作用将水从储水箱(1)中抽出，流经蒸发器(3)降低温度后依次流入流量调节阀(4)和第一截止阀(5)，通过第一截止阀(5)后的水经过流量计(6)后流入喷嘴(8)，在喷嘴(8)中雾化后向待冷却表面(9)喷射。与待冷却表面(9)充分换热后的水流入热回收器(10)。热回收器(10)吸收水中的热量，放热后的水经过第二水泵(17)驱动流入储水箱(1)中，完成喷雾冷却过程。

吸附式制冷过程：吸附床(11)中存在吸附剂以及被吸附剂吸附的制冷剂。关闭第二截止阀(16)，打开节流阀(15)。热回收器(10)吸收水中的热量后，将热量传递至吸附床(11)中，吸附床(11)中的吸附剂受热后将制冷剂释放，制冷剂流经冷凝器(14)和节流阀(15)后进入蒸发器(3)。此时关闭节流阀(15)，打开第二截止阀(16)，打开外界环境接口(13)。飞机高空飞行时外界环境温度很低，通过阵列热管箱(12)将吸附床(11)中存在的热量导入外界环境中，吸附床(11)中的吸附剂温度降低。此时吸附剂对制冷剂起吸附作用，蒸发器(3)中的制冷剂蒸发，得到冷量。此时流经蒸发器(3)的水的温度得到降低。制冷剂流经蒸发器(3)、第二截止阀(16)、冷凝器(14)后流入吸附床(111)，被吸附床(11)中的吸附剂吸附，完成吸附式制冷过程。

热管理系统运行时，首先开启喷雾冷却系统，即打开第一截止阀(5)、第一水泵(2)和第二水泵(17)，此时待冷却表面(9)的温度得到控制，热回收器(10)吸收热量并传送至吸附床(11)上，使得制冷剂脱附并流入蒸发器(3)。此时关闭节流阀(15)，打开第二截止阀(16)、打开外界环境接口(13)，通过阵列热管箱(12)将吸附床(11)中存在的热量导入外界环境中，此时吸附式制冷系统和喷雾冷却系统同时进行，可回收利用喷雾冷却系统带走的热量，达到为未流入喷嘴(8)的水降温的效果。