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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(jìn)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(jī)P壓縮后的高壓氣態(tài)制冷工質(zhì)R134a進(jìn)入空氣冷凝器Q2，通過強(qiáng)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(jī)的進(jìn)口處無液態(tài)工質(zhì)存在，確保壓縮機(jī)的正常工作。系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)如表3-1所示；壓縮機(jī)選用泰康CAJ4511Y的1P壓縮機(jī)，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(qiáng)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(yùn)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(diǎn)、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(dú)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(diǎn)： 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(diǎn)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(jī)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(diǎn)。 4.全面實(shí)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(diǎn)。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(shí)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(jìn)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(shí)驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)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(jì)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(jī)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(shí)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(jī)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(diǎn)。 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(jī)理及如何提高其換熱性能的研究，而對于實(shí)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(shí)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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