[發明專利]熱傳遞系統

有效

• 申請號: 201180071346.5
• 申請日: 2011-10-05
• 公開（公告）號: CN103562666A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 克里斯托菲·菲古斯
• 申請（專利權）人: 阿斯特里姆有限公司
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;F28D15/02
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 童錫君

技術領域

本發明涉及一種熱傳遞系統，其包括至少兩個毛細管泵送的二相流體環路，該二相流體環路用于冷卻至少一個熱源。

背景技術

毛細管泵送的二相流體環路(通常因語言誤用而被簡單地稱為“流體環路”)是一種系統，其通過使用毛細管來驅動壓力，從熱源向冷源傳遞熱能量，并且(液-氣)相變被用作傳遞能量的手段。

這種流體環路通常包括用于從熱源提取熱量的蒸發器以及將該熱量返還到冷源的冷凝器。蒸發器和冷凝器通過被稱為液體管的管子和被稱為蒸汽管的管子相連接，在該液體管中，多半為液態的冷卻流體在流體環路的冷部分中循環，并且在該蒸汽管中，多半為氣態的同一冷卻流體在其熱部分中循環。各種管子為管元件的形式，通常由具有幾毫米直徑的金屬制成(例如，由不銹鋼或鋁制成)。蒸發器包括含有毛細管結構的外殼，該毛細管結構提供通過毛細管作用泵送處于液態的冷卻流體。

使用由至少兩個用于冷卻熱源的流體環路構成的系統是公知的。兩個流體環路的蒸發器都被定位在與熱源的熱交換中，相互隔開一定距離，該距離可以從幾厘米到通常的一米之間變化。這種系統還可以包括多于兩個的流體環路，尤其是兩組流體環路。在一變體中，這種系統適于冷卻一個或多個安置在不同位置的熱源。

在該系統操作的第一模式中，要求將稱為主流體環路的單個流體環路用于從熱源移除熱量，另一個流體環路被閑置，并且僅在該主流體環路發生故障時開啟。該運行模式通常被稱為流體環路的“冷冗余”。

然而，關于開啟兩個流體環路系統，當熱源溫度升高并且傳遞其熱能時，有時兩個流體環路都開啟，即每一個接收一部分的熱能。

在該系統操作的第二模式中，要求兩個流體環路在同時操作，以便于從熱源移除熱量。該運行模式通常被稱為流體環路的“熱冗余”。

在許多情況下，關于開啟兩個流體環路系統，兩個流體環路中僅有一個開啟，另一個液體環路保持長期被閑置。這種操作方式限制了熱能傳遞系統一半的熱力性能。

為了解決二環路系統的這些控制難題，尤其從文獻EP?2032440中可了解到，通過加熱位于其外殼內的冷卻流體，例如，通過加熱器或使用熱能力的被動系統，來降低或停止一個流體環路的傳遞能力和因此的熱力性能。在這種情況下，流體環路的大約百分之幾的熱能的外殼的加熱能就足以停止流體環路。

冷卻液環路的外殼促進后者的啟動，這也是公知的。這種冷卻能夠根據本領域技術狀態通過使用基于佩爾蒂埃效應(Peltier?effect)的冷卻元件而獲得。

但是，實施這些方案很復雜，因為要使用加熱器和／或冷卻器、溫度傳感器以及邏輯控制單元。而且，這些方案需要一定的加熱能，其通常為幾瓦特到幾十瓦特，用于10到1000瓦特能量的流體環路。

發明內容

本發明的目的特別在于克服這些缺陷。

為此目的，本發明的主題是一種熱傳遞系統，其包括至少一個由毛細管泵送的主二相流體環路以及由毛細管泵送的次二相流體環路；該主流體環路和該次流體環路適于冷卻至少一個熱源，該主流體環路和該次流體環路至少各包括：

-蒸發器，其適于在從所述熱源恢復熱量的同時蒸發冷卻流體；

-蒸汽管，其能夠將處于氣態的冷卻液從該蒸發器傳輸到冷凝器；

-冷凝器，其適于通過將熱能傳遞到冷源來冷凝該冷卻流體；以及

-液體管，其能夠將處于液態的該冷卻流體從該冷凝器傳遞到該蒸發器；

其特征在于，該主流體環路的冷卻流體處于與該次流體環路的液態的冷卻流體進行的熱交換中。

有利的是，本發明被動地促進停止處于冷冗余的流體環路，或者同時啟動和平衡處于熱冗余的幾個流體環路的操作。因此，本發明有利地提出了通過由其他流體環路提供的干擾來更改流體環路的操作。

根據具體實施例，該熱傳遞系統包括一個或多個如下特征：

-該主流體環路的處于氣態的冷卻流體處于與該次流體環路的處于液態的冷卻流體進行的熱交換中，

-被包含在該主流體環路的蒸汽管中的冷卻流體處于與包含在該次流體環路的蒸發器中的冷卻流體進行的熱交換中，

-次流體環路的蒸發器包括儲液器，包含在主流體環路的蒸汽管中的冷卻流體處于與包含在次流體環路的所述儲液器中的冷卻流體進行的熱交換中，

-包含在主流體環路的蒸汽管中的冷卻流體處于與包含在次流體環路的液體管中的冷卻流體進行的熱交換中，

-包含在主流體環路的蒸汽管中的冷卻流體處于與包含在次流體環路的冷凝器中的冷卻流體進行的熱交換中，