[发明专利]一种喷雾气化自动冷却系统

说明书

一种喷雾气化自动冷却系统，所述系统包括冷却系统和自动控制系统；所述冷却系统通过管路依次连接储液罐、减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴，所述热沉一侧与所述雾化喷嘴相对设置，所述热沉另一侧与发热光电元件连接；所述自动控制系统包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、控制器；本发明使用常压下饱和温度低于室温的制冷剂，且该制冷剂的气化潜热较大，能够满足便携式高热流的大功率激光设备、电子设备的散热需求。

技术领域

本发明属于制冷设备技术领域，特别涉及高热流密度激光、电子设备的喷雾冷却系统。

背景技术

随着激光、电子设备功率的大幅度增长，在有限的空间内散发出的热量急剧增加，如果不采取有效的散热措施，这些热量会使激光器、电子器件的温度迅速升高导致器件无法正常工作甚至被烧坏，因此如何及时消除因耗散功率所转化的高热流密度的热量成为制备高效高可靠性半导体激光器、电子设备的关键。而当前高热流密度的大功率激光器、电子元器件要求工作温度范围小、温度均匀性好，这必然就要求配套的散热系统的散热能力强、响应快、热阻小、散热均匀、效率高。

喷雾冷却作为高效散热手段其热流密度可达到1000W/cm²，在高热流密度的激光器、电子设备散热上具有广阔的应用前景。喷雾冷却是将微量液体混入压力气流中形成雾状气液两相流体，通过喷雾产生射流并喷射到高温表面，通过液滴冲击、液膜流动、液膜表面蒸发、液膜核态沸腾以及二次成核等机理强化换热以使高温表面得到充分冷却。其主要优点是热阻低，具有较好的等温性和较高的热负荷能力并且需要的工质少，如压力雾化喷嘴使用水时热负荷达1000W/cm²，对应过热温度不超过60℃；蒸汽雾化喷嘴使用水时热负荷达1300W/cm²，对应过热温度不超过5℃。通过降低系统压力、液体过冷或使用微喷嘴阵列和压电板雾化流体，喷雾冷却方法很可能在未来的大功率激光器、电子设备冷却系统得到广泛的应用。

发明内容

本发明提供一种可快速更换制冷剂的便携式喷雾气化自动冷却系统，通过喷雾冷却的高效散热能力与制冷剂较大的气化潜热结合起来，提高散热系统的散热能力，并通过控制器能实现自动控制。

本发明的技术方案如下：

一种喷雾气化自动冷却系统，所述系统包括冷却系统和自动控制系统；所述冷却系统通过管路依次连接储液罐、减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴，所述雾化喷嘴与热沉一侧相对设置，所述热沉另一侧与发热光电元件连接；所述储液罐内设置有制冷剂，所述制冷剂自所述储液罐经所述减压阀、流量调节阀、分路器、雾化喷嘴作用后，喷射至所述热沉表面，降低所述热沉温度；所述自动控制系统包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、控制器；所述控制器与所述压力传感器、所述温度传感器、所述减压阀、所述流量调节阀电连接；所述温度传感器输送所述热沉的温度数据到所述控制器，所述控制器控制调节所述流量调节阀的开度，使所述热沉的温度达到设定温度值；所述控制器调整调节所述减压阀节阀的开度，使所述减压阀出口压力值与设定压力值保持一致,达到冷却效果。

进一步的，所述储液罐、减压阀之间设置有快速接头，所述储液罐与所述快速接头设置有多组，多组所述储液罐与所述快速接头并联连接，能够快速而方便的更换所述储液罐，使自动冷却系统连续工作；所述储液罐倒置，所述储液罐内设置有液态的所述制冷剂，室温下所述制冷剂气化使得所述储液罐内始终保持一定压力，管路接通后所述制冷剂被压出所述储液罐，所述制冷剂经过所述减压阀后处于过热状态，经所述雾化喷嘴作用雾化喷射至所述热沉表面，降低所述热沉温度。

进一步的，所述冷却系统设置有喷雾室，所述雾化喷嘴设置于所述喷雾室一内侧壁，所述热沉设置于所述喷雾室另一内侧壁，所述喷雾室上端为开口，所述开口设置有与所述喷雾室相连通的排气室，所述排气室内有一受控制器调节转数的排气扇，制冷剂在所述喷雾室内吸收所述热沉散发出的热量发生相变变成气体，在所述排气扇作用下从喷雾室的开口处快速逸散至大气环境中，所述排气室出口设置有网状或栅格结构。