[發明專利]射流兩相換熱泵輔助系統

有效

• 申請號: 201810273727.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108507212B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 廖全;余飛林;馬培發;凌燦;程玥;龍影;邱勝;邢楷;熊珂睿;崔賀楠
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F25B9/08
• 分類號: F25B9/08;H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種射流兩相換熱泵輔助系統及其應用方法。包括泵(9)、射流泵(11)、蒸發器(12)、冷凝器(10)、儲液罐(14)和連接管道。射流泵引流口(6)將蒸發器出口(4)的部分氣液兩相工質與射流泵入口(7)的過冷工質在射流泵(11)內進行混合，以降低或消除工質在射流泵出口(8)的過冷度，使經過蒸發器入口(3)進入蒸發器(12)的液態工質處于飽和或接近飽和狀態，實現工質在蒸發器(12)內與被冷卻對象間發生等溫相變換熱。該系統具有結構簡單、布置緊湊、工作可靠、經濟節能等優點。

技術領域

本發明主要涉及散熱冷卻領域，特指射流兩相換熱泵輔助系統。

背景技術

伴隨著電子元器件的產生、應用和發展，其散熱問題很早便引起了熱設計人員的重視。有研究表明，在70～80℃溫度范圍內，電子元器件工作時的溫度每增加1℃，其可靠性就會下降5％，進而導致使用壽命也大幅降低。美國在對全美某一年的電子元器件設備的故障分析后發現：50％以上的設備故障是由各種環境因素導致，而這其中的55％是由電子器件的超溫所導致的。此外，電子元器件的失效還與其散熱冷卻的溫度均勻性密切相關，因散熱冷卻溫度不均勻性大導致的熱應力集中也是電子元器件失效的重要因素之一。因此電子元器件在工作時，如何將其散熱冷卻溫度水平和散熱冷卻溫度不均勻性控制在合理范圍，對提升電子元器件工作的可靠性、安全性以及延長其使用壽命是至關重要的。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種射流兩相換熱泵輔助系統，能夠通過高效的工質混合換熱方式，降低或消除工質過冷度，使工質與被冷卻電子元器件間發生等溫相變換熱，滿足電子元器件冷卻時對散熱冷卻溫度水平和散熱冷卻溫度不均勻性的要求，為電子元器件提供一種簡單、可靠、經濟、高效的散熱冷卻解決方案。

為解決上述技術問題，本發明提出一種射流兩相換熱泵輔助系統，該系統包括：泵(9)、射流泵(11)、蒸發器(12)、冷凝器(10)、儲液罐(14)和連接管道；將這些部件按圖1的順序連接，組成閉環運行的散熱冷卻系統，用于解決與蒸發器(12)聯接的電子元器件的散熱冷卻問題。來自儲液罐(14)的過冷工質經泵(9)驅動后經射流泵入口(7)進入射流泵(11)，在此與來自射流泵引流口(6)的氣液兩相狀態的工質混合，混合后的工質依次流經射流泵出口(8)和蒸發器入口(3)后進入蒸發器(12)，在此與電子元器件進行熱量交換，使工質因吸熱從液態變成氣液兩相狀態后經蒸發器出口(4)流出，再分別與射流泵引流口(6)和冷凝器(10)連接。一方面，流經射流泵引流口(6)的氣液兩相工質在射流泵(11)中與來自射流泵入口(7)的過冷工質進行混合，混合后的工質經射流泵出口(8)和蒸發器入口(3)，進入蒸發器(12)與電子元器件進行換熱；另一方面，從蒸發器出口(4)出來的剩余工質流入冷凝器(10)，在此進行冷卻，使工質相變冷卻為過冷液體，最后流入儲液罐(14)完成一次循環。

本方案主要利用射流泵(11)來引流蒸發器出口(4)的氣液兩相工質，使其與來自射流泵入口(7)的過冷液態工質進行混合，降低或消除工質在射流泵出口(8)的過冷度，使通過蒸發器入口(3)進入使蒸發器(12)的液態工質處于飽和或者接近飽和狀態，使工質在蒸發器(12)上與電子元器件發生相變換熱，利用相變換熱的均溫性來滿足電子元器件所需的散熱冷卻溫度水平和溫度均勻性的要求。