[發明專利]一種冷卻超高熱流密度熱源的系統和方法

有效

• 申請號: 201710013528.6
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106785822B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 周永剛;薛志亮;李培;金滔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01S3/04
• 分類號: H01S3/04;H01S3/042;H01S5/024
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

1.一種冷卻超高熱流密度熱源的系統，包括熱沉基底以及冷卻模塊，其特征在于，所述冷卻模塊包括：

冷卻室，內部安裝有所述熱沉基底；

霧化噴嘴，安裝在所述冷卻室內，噴頭朝向所述熱沉基底的待冷卻表面；

儲液罐，裝有冷卻液；

水泵，將儲液罐內的冷卻液輸送至霧化噴嘴；

真空泵，連接所述冷卻室；

壓力傳感器，監測所述冷卻室內的壓力；

溫度傳感器，監測所述熱沉基底的溫度；

控制單元，根據所述壓力傳感器和所述溫度傳感器的監測控制所述真空泵調節所述冷卻室內的壓力以及抽出所述真空泵內的冷卻液至儲液罐，控制所述霧化噴嘴工作；

所述熱沉基底的待冷卻表面設有陣列排布的圓錐形熱源凸起；

每個圓錐形熱源凸起上方設有對應的所述的霧化噴嘴；所述熱沉基底內設有鋪設的集汽管，所述熱沉基底的待冷卻表面設有連通至集汽管的排汽孔，所有集汽管集中連接到所述的真空泵。

2.如權利要求1所述的冷卻超高熱流密度熱源的系統，其特征在于，相鄰排圓錐形熱源凸起之間鋪設有所述的集汽管，每個圓錐形熱源凸起的周圍設有四個所述的排汽孔且所述排汽 孔位于對應集汽管的正上方。

3.如權利要求1所述的冷卻超高熱流密度熱源的系統，其特征在于，所述圓錐形熱源凸起的錐角θ₁＝90°～100°。

4.如權利要求3所述的冷卻超高熱流密度熱源的系統，其特征在于，所述霧化噴嘴距離所述熱沉基底表面的高度H＝10～12mm，所述霧化噴嘴的霧化粒徑d＝15～20μm，霧化錐角θ₂＝60°～65°。

5.如權利要求4所述的冷卻超高熱流密度熱源的系統，其特征在于，θ₁：θ₂＝1.4～1.6。

6.一種冷卻超高熱流密度熱源的方法，其特征在于，使用如權利要求1～5中任一所述的冷卻超高熱流密度熱源的系統，包括以下步驟：

(1)控制真空泵抽走冷卻室內不凝性氣體，結合壓力傳感器的檢測，將冷卻室內的壓力控制在2000～3000Pa；

(2)控制霧化噴嘴將儲液罐中混合好的冷卻液噴射到對應的圓錐形熱源凸起上；

(3)冷卻液受熱蒸發，蒸汽和部分冷卻液隨排汽孔進入所述集汽管，控制真空泵將集汽管內的冷卻液導出并冷卻后流入儲液罐；

(4)控制單元根據溫度傳感器和壓力傳感器的監測情況，控制霧化噴嘴的噴霧量和真空泵的出力。

7.如權利要求6所述的冷卻超高熱流密度熱源的方法，其特征在于，所述的儲液罐內的冷卻液為水和乙醇的混合液，其中乙醇的質量分數控制在3％～5％。