[实用新型]一种使用辐射板冷却循环水的机载喷雾冷却系统

说明书

一种使用辐射板冷却循环水的机载喷雾冷却系统，属于机载高热流密度设备冷却领域。本实用新型主要为了解决机载雷达芯片和激光武器等高热流密度表面的持续散热问题。主要包括：水箱(1)、水泵(2)、流量调节阀(3)、截止阀(4)、流量计(5)、喷雾室(6)、喷嘴(7)、待冷却表面(8)、铜管(9)、风扇(10)、辐射板换热器(11)、密封层(12)、保温层(13)、塑料支撑网格(14)、保温装置收缩开关(15)。本专利在喷雾室内利用水的汽化潜热对机载电子设备表面进行喷雾冷却，使用辐射板换热器利用高空低温冷源带走高温电子设备表面的热量，所述的闭式系统运行安全稳定节能，满足机载复杂热力环境下的冷却需求。

技术领域

本实用新型涉及一种使用辐射板冷却循环水的机载喷雾冷却系统，属于机载高热流密度设备冷却领域。

背景技术

随着机载雷达技术的飞速发展，功放芯片已从硅芯片、GaAs芯片发展到了第3代半导体GaN芯片。美国海军和空军的若干项目显示，在研的GaN芯片热流密度已达500W/cm²，未来芯片的热流密度将超过1000W/cm²。同时随着对军用飞机机动性能、隐身性能、防御性能要求的不断提高，高功率激光技术、电子元器件高度集成与微型化等技术得以迅速发展。激光武器在发射瞬间几秒内会产生兆瓦级的热量，导致其表面产生数百甚至数千W/cm²的热流密度。如果不采取有效措施降低雷达芯片和激光武器表面温度，轻则大大降低其工作效率，重则烧毁电子器件，影响飞行安全。因此，如何高效安全地解决雷达芯片及机载设备的快速散热问题具有重要的研究意义。常规的风冷和水冷方式换热能力已达到极限，无法满足日益提高的电子设备的散热需求。

喷雾冷却是将冷却介质通过雾化分解为无数的离散型小液滴，喷淋到加热表面上通过单相换热和两相换热带走热量的一种新型冷却方式。喷雾冷却技术在机载设备冷却领域具有很强的应用前景。已有部分专利提出了喷雾冷却在机载领域的应用方法，如专利ZL201510072716.7提出了一种基于空气膨胀制冷的机载发热元件的冷却系统，主要特点是使用涡轮作为制冷器件和动力源，该方案投入使用时必须首先使用涡轮蓄冷方可进行喷雾冷却，蓄冷时间长，无法随时投入使用；结构复杂且设备空间大，在军用飞机上安装困难。专利CN201611007244.8提出了一种使用机载蒸发循环制冷综合热管理系统及其方法与应用，主要特点为使用蒸发制冷循环为系统提供间接冷源，加入蒸发制冷循环后体积和能耗均非常大，不符合机载条件下减重和节约能源的要求。

高空环境温度低，万米高空气温在-50℃左右，为喷雾冷却系统提供了天然的冷源。本专利使用闭式系统，且采用辐射板换热器利用外界高空冷源冷却喷雾冷却换热完成后的水，喷雾冷却可持续循环进行，不仅减轻了系统负重，有利于节约机载空间；而且在冷源选取方面节约了机内能源。

发明内容

本专利的目的是提供一种使用辐射板冷却循环水的机载喷雾冷却系统，从而充分利用外界低温空气，提升喷雾冷却效率。

该系统主要包括水箱(1)、水泵(2)、流量调节阀(3)、截止阀(4)、流量计(5)、喷雾室(6)、喷嘴(7)、待冷却表面(8)、铜管(9)、风扇(10)、辐射板换热器(11)、密封层(12)、保温层(13)、塑料支撑网格(14)、保温装置收缩开关(15)；

其中，喷雾室(6)具有一个入口和一个出口，入口为冷却介质入口，出口为冷却介质出口：

辐射板换热器(11)具有一个入口和一个出口，入口为冷却介质入口，出口为冷却介质出口，铜管(9)位于辐射板换热器(11)上端，风扇(10)位于辐射板换热器(11)下端，风扇(10)上下两端设有塑料支撑网格(14)。辐射板换热器(11)外侧为保温层(13)，保温层(13)外侧为密封层(12)；