[實用新型]具有增壓泵的液體相變傳熱式泵送冷卻系統

有效

• 申請號: 201220215752.6
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN202648481U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 鄭臻軼
• 申請（專利權）人: 施耐德電器工業公司
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F25B43/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王冉

技術領域

本實用新型涉及一種相變傳熱式冷卻系統，更具體地說，涉及一種利用液體的相變傳熱來冷卻電氣設備的具有增壓泵的液體相變傳熱式泵送冷卻系統。

背景技術

熱特性對于電氣設備，特別是具有高功耗或更高的IP（外殼防護等級）要求的低壓和高壓電氣設備，是非常重要的。電氣設備工作時其內部溫度與該電氣設備的可靠性/性能/安全緊密相關。另一方面，例如IEC/GB/IEEE標準對于電氣設備和其內部部件具有特定要求的溫度值。因此合適的冷卻方法對于產品設計具有重要作用。

目前，通常用于冷卻低壓和中壓電氣設備的冷卻方法是空氣冷卻，其包括自然空氣對流或強迫空氣對流冷卻，該冷卻方式通過氣流流動來冷卻電氣設備及其內部部件。空氣冷卻具有結構簡單，費用低廉，維護方便的優點，但是該冷卻方式需要具有良好通風設計的冷卻結構，因此要求在電氣設備上開的孔不僅大而且多，占用了較大的設備空間，并且其對于發熱量大且集中的發熱設備而言會使得由于電氣設備出現局部溫升過高從而導致電氣設備損壞的問題，此外空氣冷卻效率不高，并且還可引起灰塵和噪聲問題，并且也不適合于環境溫度超過40攝氏度的高溫環境中。

另一種用于冷卻電氣設備的方法是使用熱管，熱管是一種倚靠自身內部的工作液體的相變來實現將熱源產生的熱傳遞到冷源的傳熱元件，近年來已經得到廣泛的應用，其優點是：具有很高的導熱性、優良的等溫性等。傳統的吸液芯熱管是通過芯繩的液相的毛細管作用來完成流體輸送，這種吸液芯熱管的制造工藝和理論分析復雜并且其傳熱效率通常受到熱負荷的影響，使得該吸液芯熱管的傳熱能力范圍和熱量的輸送距離受到限制。吸液芯熱管適用于熱流密度集中且小型化的電子和電氣設備的散熱。

為了利用熱管的相變傳熱的高導熱性，同時避免上述自循環式的吸液芯熱管的缺點，同時加強系統散熱效果(相對于傳統空氣冷卻系統)，近年來開展了利用液體相變來傳熱的泵送液體冷卻系統，該系統主要由蒸發器，冷凝器和供液泵組成。其中蒸發器設置在集中發熱的電氣設備中以便使其中的液體在受熱的情況下產生相變，冷凝器設置在外部用于冷卻從蒸發器出來的加熱流體，供液泵在循環回路中設置在冷凝器之后用于克服管道阻力將冷凝后的液體供給到蒸發器來實現液體的循環。該冷卻系統的優點是利用了相變傳熱的高導熱性，同時由于是利用功率較小的供液泵來促進液體循環的，因此傳熱能力范圍比傳統的吸液芯熱管大得多并且克服了吸液芯熱管的局限性同時也不受到熱量的傳輸距離的限制。該泵送液體冷卻系統適合于熱源集中的電氣和電子器件（例如：微處理器、IGBT、功率半導體器件等）的散熱，其通常是將需要冷卻的電子器件放置在圍繞熱管的導熱平臺上來通過熱傳導將電子器件產生的熱傳遞給熱管內的液體來帶走熱量的，但是對于分散式熱源而言，比如熱源比較分散的低壓或中壓電氣柜，由于熱源比較分散，因此這種冷卻系統的冷卻效果不佳。

因此，需要對現有技術的泵送液體冷卻系統進行改進以使其既能在集中式熱源又能在分散式熱源的情況下同時還在較高的環境溫度條件下仍具有較高的冷卻效率。

實用新型內容

本實用新型是鑒于上述現有技術的問題而作出的，本實用新型的目的在于提供一種有效的液體相變傳熱式泵送冷卻系統。本實用新型主要是通過增壓泵來降低蒸發器出口壓力和增加冷凝器入口壓力以及通過蒸發器中熱管的合理布局來實現具有分散式熱源的低壓或中壓電氣設備的有效冷卻。由于本實用新型的系統可以通過調節供液泵和增壓泵功率，來調整蒸發器和冷凝器的工作溫度，并且通過使熱管結構合理布局以適合于分散式熱源，因此不僅能有利地提高該冷卻系統的冷卻性能并且還擴大了該冷卻系統的應用范圍，因此必將有效地提升現有低壓或中壓電氣設備的外殼防護等級和正常工作時的最高環境溫度，讓使用具有本技術的產品更有競爭力。

本實用新型通過用于低壓或中壓電氣設備中的一種既能降低蒸發器出口壓力又能增加冷凝器入口壓力的增壓泵同時通過蒸發器中合適布局的熱管傳熱結構來提供一種既適合于分散式熱源又適合于集中式熱源的高效的液體相變傳熱式泵送冷卻系統。