一種適應(yīng)于小空間、多點(diǎn)熱源的高效散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種散熱系統(tǒng),具體涉及一種適應(yīng)于小空間內(nèi)具有多點(diǎn)熱源的高效散熱系統(tǒng),屬于航空航天熱控技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子器件集成化程度越來(lái)越高,其發(fā)熱量越來(lái)越大,伴隨著電子器件數(shù)量的增多從而導(dǎo)致安裝空間越來(lái)越小,電子器件中眾多點(diǎn)熱源的散熱問(wèn)題成為制約其集成化及升級(jí)換代的技術(shù)瓶頸。
[0003]目前常用的散熱方式包括風(fēng)冷及單相水冷方式,風(fēng)冷的缺陷在于占用有限的空間資源,同時(shí),若在航空和航天領(lǐng)域則由于空氣稀薄無(wú)法采用此冷卻形式;栗驅(qū)單相流體回路方案受到機(jī)械栗的流量限制,無(wú)法解決大功率相控陣天線的散熱需求,同時(shí)機(jī)械栗長(zhǎng)期工作的可靠性與穩(wěn)定性較差,且常常需要維修。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此,本發(fā)明提供了一種適應(yīng)于小空間、多點(diǎn)熱源的高效散熱系統(tǒng),系統(tǒng)以循環(huán)蒸發(fā)冷凝的形式帶走點(diǎn)熱源的熱量,由此實(shí)現(xiàn)小空間內(nèi)的高效散熱。
[0005]—種適應(yīng)于小空間、多點(diǎn)熱源的高效散熱系統(tǒng),該系統(tǒng)包括環(huán)路熱管毛細(xì)栗、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器及平板蒸發(fā)器;
[0006]所述環(huán)路熱管毛細(xì)栗利用主動(dòng)加熱器的熱量加熱并使環(huán)路熱管毛細(xì)栗內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā),經(jīng)過(guò)蒸汽管路至冷凝換熱器冷凝,冷凝后的液體通過(guò)液體管路回到平板蒸發(fā)器內(nèi)吸收小空間內(nèi)點(diǎn)熱源的熱量再次蒸發(fā),工質(zhì)再次回到冷凝換熱器冷凝,冷凝后回流至環(huán)路熱管毛細(xì)栗完成一次冷卻循環(huán);在冷凝換熱器及環(huán)路熱管毛細(xì)栗之間串聯(lián)一套或一套以上由平板蒸發(fā)器、蒸汽管路、冷凝換熱器、液體管路組成的冷卻回路,則可以進(jìn)一步增大攜帶的熱量。
[0007]進(jìn)一步地,可利用電子器件中無(wú)空間限制的點(diǎn)熱源來(lái)加熱環(huán)路熱管毛細(xì)栗,節(jié)省主動(dòng)加熱器的功率。
[0008]有益效果:
[0009]1、本發(fā)明采用環(huán)路熱管毛細(xì)栗為驅(qū)動(dòng)源,與機(jī)械栗相比,無(wú)運(yùn)動(dòng)部件,可靠性高;環(huán)路熱管毛細(xì)芯具有數(shù)萬(wàn)帕的驅(qū)動(dòng)力,可以逆重力和過(guò)載運(yùn)行,同時(shí)傳輸距離遠(yuǎn)。
[0010]2、本發(fā)明的整個(gè)系統(tǒng)為焊接的封閉系統(tǒng),無(wú)需維護(hù),相對(duì)于機(jī)械栗具有很高的可靠性與穩(wěn)定性。
[0011]3、本發(fā)明采用的兩相散熱系統(tǒng)溫度運(yùn)行性好,使得蒸發(fā)器和冷凝換熱器具有更高的換熱效率。
[0012]4、本發(fā)明采用的環(huán)路熱管傳輸管線為退火不銹鋼軟管,方便布局。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1、2為本發(fā)明實(shí)施例中散熱系統(tǒng)在相控陣天線內(nèi)整體布局結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖3為本發(fā)明的散熱循環(huán)回路示意圖。
[0015]其中,1-環(huán)路熱管毛細(xì)栗、2-冷凝換熱器、3-第一平板蒸發(fā)器、4-第二平板蒸發(fā)器、5-第三平板蒸發(fā)器、6-第四平板蒸發(fā)器、7-第五平板蒸發(fā)器;8_輔助驅(qū)動(dòng)加熱器、9-電源模塊、10-第一 ka模塊、11-第二 ka模塊、12_ku模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017]如附圖1和2所示,采用本發(fā)明對(duì)相控陣天線上的功放模塊和電源模塊即點(diǎn)熱源進(jìn)行散熱;由于相控陣天線組件的體積較小,功率較大,多塊熱源同時(shí)工作,如無(wú)人機(jī)相控陣天線的功放模塊和電源模塊的總熱耗目前已經(jīng)達(dá)到了 1000W。
[0018]本發(fā)明的散熱系統(tǒng)包括環(huán)路熱管毛細(xì)栗1、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器2、第一平板蒸發(fā)器3、第二平板蒸發(fā)器4、第三平板蒸發(fā)器5、第四平板蒸發(fā)器6、第五平板蒸發(fā)器7和輔助驅(qū)動(dòng)加熱器8 ;外圍設(shè)備為相控陣天線的電源模塊9、第一 ka模塊10、第二 ka模塊11和ku模塊12 ;
[0019]其中,所述環(huán)路熱管毛細(xì)栗I內(nèi)包含環(huán)路熱管蒸發(fā)器和環(huán)路熱管儲(chǔ)液器;所述冷凝換熱器2上同一水平高度上的兩個(gè)管路接口端為一組,其中一個(gè)為入口端,一個(gè)為出口端;
[0020]上述部件之間的連接關(guān)系為:所述環(huán)路熱管蒸發(fā)器與相控陣天線的電源模塊9貼合安裝在一起,輔助驅(qū)動(dòng)加熱器8粘貼在環(huán)路熱管毛細(xì)栗I內(nèi)的環(huán)路熱管蒸發(fā)器上提供額外的驅(qū)動(dòng)熱量;所述第一 ka模塊10的兩個(gè)側(cè)面上分別貼合安裝第一平板蒸發(fā)器3和第二平板蒸發(fā)器4,所述第二 ka模塊11的兩個(gè)側(cè)面分別貼合安裝第三平板蒸發(fā)器5和第四平板蒸發(fā)器6,所述ku模塊12的側(cè)面貼合安裝第五平板蒸發(fā)器7 ;
[0021]環(huán)路熱管蒸發(fā)器通過(guò)蒸汽管路與冷凝換熱器2的第一入口端連接,冷凝換熱器的第一出口端通過(guò)液體管路與所述第一平板蒸發(fā)器3的入口端連接,第一平板蒸發(fā)器3的出口端通過(guò)蒸汽管路與冷凝換熱器2的第二入口端連接,冷凝換熱器2的第二出口端通過(guò)液體管路與第二平板蒸發(fā)器4的入口端連接,第二平板蒸發(fā)器4的出口端通過(guò)蒸汽管路與冷凝換熱器2的第三入口端連接,冷凝換熱器2的第三出口端通過(guò)液體管路與第三平板蒸發(fā)器5的入口端連接,第三平板蒸發(fā)器5的出口端通過(guò)蒸汽管路與冷凝換熱器2的第四入口端連接,冷凝換熱器2的第四出口端通過(guò)液體管路與第四平板蒸發(fā)器6的入口端連接,第四平板蒸發(fā)器6的出口端通過(guò)蒸汽管路與第五平板蒸發(fā)器的入口端連接,第五平板蒸發(fā)器7的出口通過(guò)蒸汽管路與冷凝換熱器2的第五路入口連接,最后冷凝換熱器2的第五路出口通過(guò)液體管路與環(huán)路熱管儲(chǔ)液器連接。
[0022]如附圖3所示,本發(fā)明的熱控系統(tǒng)具有兩種工作模式:
[0023]I:Ku模塊工作
[0024]環(huán)路熱管毛細(xì)栗I內(nèi)液體工質(zhì)吸收電源模塊9熱量以及輔助驅(qū)動(dòng)加熱器8蒸發(fā)后,在冷凝換熱器2冷凝成液體,由于此時(shí)第一 ka模塊10和第二 ka模塊11均不工作,工質(zhì)液體順序流回至第一平板蒸發(fā)器3、第二平板蒸發(fā)器4、第三平板蒸發(fā)器5、第四平板蒸發(fā)器6,然后流過(guò)第五平板蒸發(fā)器7吸收Ku模塊熱量12,工質(zhì)受熱蒸發(fā),在冷凝換熱器2內(nèi)冷凝成液體,最后回到環(huán)路熱管毛細(xì)栗I內(nèi),形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的兩相循環(huán)散熱系統(tǒng)。
[0025]2:Ka模塊工作
[0026]環(huán)路熱管毛細(xì)栗I內(nèi)液體工質(zhì)吸收電源模塊9熱量以及輔助驅(qū)動(dòng)加熱器8蒸發(fā)后,在冷凝換熱器2冷凝成液體,由于Ku模塊12不工作,液體流經(jīng)第一平板蒸發(fā)器3吸收第一 Ka模塊10熱量蒸發(fā),再次回到冷凝換熱器2冷凝,而后流至第二平板蒸發(fā)器4吸收第一 Ka模塊10剩余的熱量再次蒸發(fā),回到冷凝換熱器2冷凝,到第三平板蒸發(fā)器5收第二 Ka模塊11熱量再次蒸發(fā)器后回到冷凝換熱器2冷凝,經(jīng)第四平板蒸發(fā)器6收第二 Ka模塊11剩余的熱量蒸發(fā),再回到冷凝換熱器2冷凝,最后回到環(huán)路熱管毛細(xì)栗I內(nèi),形成一套穩(wěn)定封閉的兩相散熱系統(tǒng)。
[0027]環(huán)路熱管散熱裝置完成后,經(jīng)歷了以下工況下的試驗(yàn):
[0028]?工況1:地面室溫工作工況;
[0029]?工況2:地面-55°C工作工況;
[0030]?工況3:低溫儲(chǔ)存工況;
[0031]?工況4:高溫儲(chǔ)存工況;
[0032]?工況5:地面70°C工作工況;
[0033]?工況6:溫度沖擊工況;
[0034]?工況 7: 18000m (氣壓 75Pa),-55°C工作工況;
[0035]?工況 8:21350m(氣壓 44.6Pa),_55°C工作工況;
[0036]?工況 9:15250m(氣壓 116Pa),36°C工作工況;
[0037]?工況 10:21350m(氣壓 44.6Pa),10°C工作工況;
[0038]?工況11:3個(gè)方向加速度試驗(yàn);
[0039]?工況12:3個(gè)方向力學(xué)試驗(yàn)。
[0040]從試驗(yàn)結(jié)果看,環(huán)路熱管散熱裝置在工況I?工況10的熱性能試驗(yàn)中,運(yùn)行穩(wěn)定。在3個(gè)方向的加速度試驗(yàn)中運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí),在3個(gè)方向的力學(xué)試驗(yàn)后,產(chǎn)品外觀、漏率和熱性能指標(biāo)均滿足要求。
[0041]綜上所述,以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適應(yīng)于小空間、多點(diǎn)熱源的高效散熱系統(tǒng),其特征在于,包括:環(huán)路熱管毛細(xì)栗、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器及平板蒸發(fā)器; 所述環(huán)路熱管毛細(xì)栗利用主動(dòng)加熱器的熱量加熱并使環(huán)路熱管毛細(xì)栗內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā),經(jīng)過(guò)蒸汽管路至冷凝換熱器冷凝,冷凝后的液體通過(guò)液體管路回到平板蒸發(fā)器內(nèi)吸收小空間內(nèi)點(diǎn)熱源的熱量再次蒸發(fā),工質(zhì)再次回到冷凝換熱器冷凝,冷凝后回流至環(huán)路熱管毛細(xì)栗完成一次冷卻循環(huán);在冷凝換熱器及環(huán)路熱管毛細(xì)栗之間串聯(lián)一套或一套以上由平板蒸發(fā)器、蒸汽管路、冷凝換熱器、液體管路組成的冷卻回路,則可以進(jìn)一步增大攜帶的熱量。2.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)于小空間、多點(diǎn)熱源的高效散熱系統(tǒng),其特征在于,利用電子器件中無(wú)空間限制的點(diǎn)熱源來(lái)加熱環(huán)路熱管毛細(xì)栗。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適應(yīng)于小空間、多點(diǎn)熱源的高效散熱系統(tǒng),屬于航空航天熱控技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)包括環(huán)路熱管毛細(xì)泵、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器及平板蒸發(fā)器;環(huán)路熱管毛細(xì)泵利用主動(dòng)加熱器的熱量加熱并使環(huán)路熱管毛細(xì)泵內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā),經(jīng)過(guò)蒸汽管路至冷凝換熱器冷凝,冷凝后的液體通過(guò)液體管路回到平板蒸發(fā)器內(nèi)吸收小空間內(nèi)點(diǎn)熱源的熱量再次蒸發(fā),工質(zhì)再次回到冷凝換熱器冷凝,冷凝后回流至環(huán)路熱管毛細(xì)泵完成一次冷卻循環(huán);在冷凝換熱器及環(huán)路熱管毛細(xì)泵之間串聯(lián)一套或一套以上由平板蒸發(fā)器、蒸汽管路、冷凝換熱器、液體管路組成的冷卻回路,則可以進(jìn)一步增大攜帶的熱量。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)小空間內(nèi)的高效散熱。
【IPC分類】F28D15/02, H05K7/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105115329
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510501618
【發(fā)明人】丁汀, 連紅奎, 何江, 李萌, 卿恒新, 張紅星, 李磊, 苗建印
【申請(qǐng)人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日