[發明專利]基于空氣膨脹制冷的機載發熱元件的冷卻系統及方法

在審

• 申請號: 201510072716.7
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104684360A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 蔣彥龍;周年勇;孫程斌;王合旭;任哲釩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于空氣膨脹制冷的機載發熱元件的冷卻系統；其特征在于：本系統包括高熱流發熱元件噴霧冷卻循環子系統和空氣膨脹制冷循環子系統；還包括連接上述兩個子系統且內填充相變介質的蓄冷器（7）；

其中高熱流發熱元件噴霧冷卻循環子系統包括：緩沖罐（8），循環泵（9），過濾器（10），流量調節閥（11）噴霧腔（14），旁通閥（15）；噴霧腔（14）內包含冷卻噴嘴（12）及發熱元件（13）；噴霧腔（14）出口分成兩路，一路與旁通閥（15）第一端相連，另一路與蓄冷器（7）第一邊入口相連，蓄冷器（7）第一邊出口依次經過緩沖罐（8）、循環泵（9）后與旁通閥（15）第二端并聯，并聯后再依次經過過濾器（10）、流量調節閥（11）后與冷卻噴嘴（12）相連；

其中空氣膨脹制冷循環子系統包括：初級換熱器（2）,次級換熱器（4），水分離器（5），渦輪（6），風扇（16）；發動機引氣入口（1）依次經過初級換熱器（2）熱邊、次級換熱器（4）熱邊、水分離器（5）、渦輪（6）與蓄冷器（7）第二邊入口相連；蓄冷器（7）第二邊出口與次級換熱器（4）冷邊入口相連，沖壓空氣與初級換熱器（2）冷邊入口相連，次級換熱器（4）冷邊出口與初級換熱器（2）冷邊出口同時受到到風扇（16）的旋轉抽吸。

2.利用權利要求1所述的基于空氣膨脹制冷的機載發熱元件的冷卻系統的冷卻方法，其特征在于：噴霧冷卻循環子系統中噴霧腔（14）出口的高溫載冷劑進入蓄冷器（7）與固態相變材料換熱，吸收相變材料的冷量變成低溫載冷劑并由循環泵（9）加壓后送入冷卻噴嘴（12），冷卻噴嘴（12）將其霧化成微小直徑的顆粒強制噴到發熱元件（13）的表面，吸收發熱元件的熱量，該系統實現對發熱元件的快速冷卻，此過程中蓄冷器（7）內填充的固態相變材料因吸收高溫載冷劑的熱量而液化；空氣膨脹制冷循環子系統中從發動機引氣的沖壓空氣經過初級換熱器（2）及次級換熱器（4）預冷后進入渦輪（6）膨脹降溫，從渦輪（6）出口的低溫空氣進入蓄冷器（7）與液態相變材料換熱，吸收相變材料的熱量使其冷凝成固態。