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基本信息
- 項目名稱：
- 模塊化大功率電子組件單元便攜式冷卻系統(tǒng)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品以噴霧相變冷卻為核心，利用噴霧相變換熱取代常規(guī)制冷系統(tǒng)中蒸發(fā)吸熱；從而形成閉式冷卻系統(tǒng)。利用薄膜電阻作為模擬熱源;熱沉上共開8個小孔，用于裝置熱電偶，監(jiān)控噴霧冷卻的換熱效果。溫度信號由Agilent數(shù)采儀采集，然后傳入電腦中通過專業(yè)軟件進行分析。系統(tǒng)冷卻熱流密度高，整個系統(tǒng)體積不超過0.14m3，便于攜帶。
- 詳細(xì)介紹：
- 系統(tǒng)整體熱力循環(huán)如下，經(jīng)由壓縮機P壓縮后的高壓氣態(tài)制冷工質(zhì)R134a進入空氣冷凝器Q2，通過強制對流換熱被冷凝成高壓液態(tài)R134a，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)閥后進入噴淋腔中的壓力式噴嘴被節(jié)流、噴射到熱沉表面，汽化吸收潛熱達到制冷效果。工作后的氣態(tài)制冷工質(zhì)與部分閥液共同進入輔熱裝置；在噴淋腔中未汽化的工質(zhì)在輔熱裝置中被完全汽化，從而保證壓縮機的進口處無液態(tài)工質(zhì)存在，確保壓縮機的正常工作。系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)如表3-1所示；壓縮機選用泰康CAJ4511Y的1P壓縮機，冷凝器為1P空氣冷凝器。噴嘴選取Spray公司的B1/4TT-SS+TG-SS0.3型噴嘴。該噴嘴屬于壓力式噴嘴，在壓降為1.5bar時噴霧角度為50°，壓降為6bar時噴霧角度為61°。 噴淋腔由高質(zhì)量不銹鋼制成，上部不銹鋼頂蓋與噴嘴的鏈接管通過電焊鏈接，頂蓋與腔體間加密封墊（聚四氟乙烯墊）后通過螺紋連接，螺紋密閉鏈接后，接縫處涂抹壓力密封膠，強化腔體的密閉性。底部的熱沉采取和頂蓋相同的鏈接密封方式與腔體鏈接。 為使熱源溫度分布均勻，熱損失少本做品使用薄膜電阻作為模擬熱源。其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。薄膜電阻鉑置于BeO陶瓷基底底部，用銅片做成的電極直接通過錫焊鏈接在薄膜電阻上，通過直流電源加熱。 本系統(tǒng)整體采用銅盤管鏈接，系統(tǒng)為箱體式設(shè)計，配有移動滑輪，整體體積小，便于移動。內(nèi)部管路設(shè)計簡潔，鏈接緊湊，運行過程中易于掌握整體的工作情況及各部分的工作狀態(tài)；出現(xiàn)問題時便于及時分析解決。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計、發(fā)明目的： 因此本作品旨在設(shè)計、發(fā)明模塊化大功率電子組件便攜式散熱系統(tǒng)。 作品設(shè)計、發(fā)明基本思路： 傳統(tǒng)的冷卻技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前電子元件對熱環(huán)境管理的要求，霧化相變冷卻以其獨有的高熱流密度，嚴(yán)格的溫度控制能力得到了國內(nèi)外的廣泛研究。因此，本設(shè)計將噴霧相變冷卻用于傳統(tǒng)的制冷循環(huán)中，設(shè)計制作出具有高熱流密度、低換熱面溫度的閉式便攜式冷卻系統(tǒng)。 主要創(chuàng)新點： 1.選用R134a作為噴霧相變冷卻工質(zhì)，采用壓力式噴嘴 2.整個系統(tǒng)在最大程度上縮小體積，降低重量，方便移動，符合便攜式要求。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.整個系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計，系統(tǒng)的匹配是本設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵點之一。 2.由于噴霧相變冷卻的性能受眾多參數(shù)有關(guān)，因此多參數(shù)相耦合的作用機制將決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，探求多參數(shù)耦合關(guān)系成為影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問題。 3.采用薄膜加熱電阻模擬高熱流密度電子元件，具備熱響應(yīng)迅速、溫度均勻等特點。 4.全面實時監(jiān)控系統(tǒng)，取得有效數(shù)據(jù)是本設(shè)計的關(guān)鍵點。設(shè)計人性化控制界面，方便信息提取和工況調(diào)節(jié)，有力于實時監(jiān)控冷卻系統(tǒng)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.系統(tǒng)冷卻能力包括：系統(tǒng)冷卻功率，冷卻熱流密度，換熱系數(shù)。 2.系統(tǒng)的溫度控制能力包括：冷卻表面的表面溫度，及表面溫度的均勻性。 3.系統(tǒng)穩(wěn)定性，系統(tǒng)能在較長時間內(nèi)安全、可靠、穩(wěn)定工作。 4.外形緊湊、重量輕便。
科學(xué)性、先進性
- 與傳統(tǒng)的冷卻技術(shù)相比，噴霧相變冷卻技術(shù)能獲得非常高的熱流密度。噴霧冷卻能使換熱面的溫度均勻分布。噴霧冷卻與其他高熱流密度冷卻技術(shù)相比有相對較低的流速，流速直接影響循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)件，主要對泵和連接管道有影響。因此相變噴霧冷卻具有高冷卻熱流密度和嚴(yán)格的溫度控制能力，適合高功率電子元件的冷卻。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 適用于各種高功率、高熱流密度的電子元件冷卻。市場前景廣闊，是新一代高功率電子產(chǎn)品冷卻技術(shù)。
同類課題研究水平概述
- 從二十世紀(jì)八十年代開始，國內(nèi)外的一些研究機構(gòu)和高校就開展了噴霧相變冷卻的研究，并積累了大量的實驗結(jié)論和研究理論，然而噴霧相變冷卻是一個極其復(fù)雜的過程，到目前為止仍沒有對噴霧冷卻的換熱機理及影響因素有完全的認(rèn)識。下面概述國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究重點。 綜上所述，國內(nèi)外對噴霧冷卻的研究還主要集中在對其機理及如何提高其換熱性能的研究，而對于實際的應(yīng)用鮮有報道。本作品是以大功率激光武器散熱系統(tǒng)實際應(yīng)用為設(shè)計初衷，使用R134a為制冷工質(zhì)，將噴霧冷卻用于傳統(tǒng)制冷循環(huán)，設(shè)計制作而成的閉式便攜式制冷系統(tǒng)。屬于國內(nèi)一流、國際領(lǐng)先的發(fā)明。
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