[发明专利]射流两相换热泵辅助系统

说明书

一种射流两相换热泵辅助系统及其应用方法。包括泵(9)、射流泵(11)、蒸发器(12)、冷凝器(10)、储液罐(14)和连接管道。射流泵引流口(6)将蒸发器出口(4)的部分气液两相工质与射流泵入口(7)的过冷工质在射流泵(11)内进行混合，以降低或消除工质在射流泵出口(8)的过冷度，使经过蒸发器入口(3)进入蒸发器(12)的液态工质处于饱和或接近饱和状态，实现工质在蒸发器(12)内与被冷却对象间发生等温相变换热。该系统具有结构简单、布置紧凑、工作可靠、经济节能等优点。

技术领域

本发明主要涉及散热冷却领域，特指射流两相换热泵辅助系统。

背景技术

伴随着电子元器件的产生、应用和发展，其散热问题很早便引起了热设计人员的重视。有研究表明，在70～80℃温度范围内，电子元器件工作时的温度每增加1℃，其可靠性就会下降5％，进而导致使用寿命也大幅降低。美国在对全美某一年的电子元器件设备的故障分析后发现：50％以上的设备故障是由各种环境因素导致，而这其中的55％是由电子器件的超温所导致的。此外，电子元器件的失效还与其散热冷却的温度均匀性密切相关，因散热冷却温度不均匀性大导致的热应力集中也是电子元器件失效的重要因素之一。因此电子元器件在工作时，如何将其散热冷却温度水平和散热冷却温度不均匀性控制在合理范围，对提升电子元器件工作的可靠性、安全性以及延长其使用寿命是至关重要的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种射流两相换热泵辅助系统，能够通过高效的工质混合换热方式，降低或消除工质过冷度，使工质与被冷却电子元器件间发生等温相变换热，满足电子元器件冷却时对散热冷却温度水平和散热冷却温度不均匀性的要求，为电子元器件提供一种简单、可靠、经济、高效的散热冷却解决方案。

为解决上述技术问题，本发明提出一种射流两相换热泵辅助系统，该系统包括：泵(9)、射流泵(11)、蒸发器(12)、冷凝器(10)、储液罐(14)和连接管道；将这些部件按图1的顺序连接，组成闭环运行的散热冷却系统，用于解决与蒸发器(12)联接的电子元器件的散热冷却问题。来自储液罐(14)的过冷工质经泵(9)驱动后经射流泵入口(7)进入射流泵(11)，在此与来自射流泵引流口(6)的气液两相状态的工质混合，混合后的工质依次流经射流泵出口(8)和蒸发器入口(3)后进入蒸发器(12)，在此与电子元器件进行热量交换，使工质因吸热从液态变成气液两相状态后经蒸发器出口(4)流出，再分别与射流泵引流口(6)和冷凝器(10)连接。一方面，流经射流泵引流口(6)的气液两相工质在射流泵(11)中与来自射流泵入口(7)的过冷工质进行混合，混合后的工质经射流泵出口(8)和蒸发器入口(3)，进入蒸发器(12)与电子元器件进行换热；另一方面，从蒸发器出口(4)出来的剩余工质流入冷凝器(10)，在此进行冷却，使工质相变冷却为过冷液体，最后流入储液罐(14)完成一次循环。

本方案主要利用射流泵(11)来引流蒸发器出口(4)的气液两相工质，使其与来自射流泵入口(7)的过冷液态工质进行混合，降低或消除工质在射流泵出口(8)的过冷度，使通过蒸发器入口(3)进入使蒸发器(12)的液态工质处于饱和或者接近饱和状态，使工质在蒸发器(12)上与电子元器件发生相变换热，利用相变换热的均温性来满足电子元器件所需的散热冷却温度水平和温度均匀性的要求。