[發明專利]一種應用輻射板和環路熱管冷卻噴霧介質的機載噴霧冷卻系統

在審

• 申請號: 201910140047.0
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109737771A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王瑜;牛曉熠;鮑俊;許鑫潔;邱蘭蘭
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F28D3/00
• 分類號: F28D3/00;F28D15/02;F28D15/06;F28F27/00;F41H13/00
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一種應用輻射板和環路熱管冷卻噴霧介質的機載噴霧冷卻系統，屬于機載高熱流密度設備冷卻研究領域。本發明主要是利用高空的低溫空氣和整體環境作為對流和輻射的冷源，同時利用環路熱管技術，將機載噴霧冷卻系統內的熱量順利排出系統外，實現噴霧介質的循環使用。主要由噴霧介質儲存箱(1)、儲存箱出水閥(2)、第一液體泵(3)、截止閥(4)、噴嘴(5)、噴霧室(6)、噴霧表面(7)、第二液體泵(8)、環路熱管蒸發段(9)、環路熱管冷凝段(10)、冷空氣通道(11)、冷空氣截止閥(12)、氣泵(13)、冷凝段輻射膜板(14)、冷空氣通道出口(15)等組成。本發明具有充分利用高空天然冷源、介質循環利用等多個優點。

技術領域

本發明涉及一種應用輻射板和環路熱管冷卻噴霧介質的機載噴霧冷卻系統，屬于機載高熱流密度設備冷卻研究領域。

背景技術

噴霧冷卻是利用低溫介質通過一定壓力的空氣將介質化成霧流對目標面進行控制冷卻的技術。噴霧冷卻技術是把微量液體混入壓力流體中，形成霧化的氣液兩相流，通過噴霧產生射流。噴霧冷卻最初運用于合成鈦基、鎳基等高溫合金和高強度合金鋼的生產過程，在切削過程中對刀具進行散熱，同時起到潤滑的作用。如今，噴霧冷卻已經不局限于金屬加工工業。隨著對軍用飛機機動性能、隱身性能、防御性能要求的不斷提高，發展激光武器是必然選擇。激光武器作戰時，會產生大量的無用熱量，導致表面熱流密度極高，傳統的熱交換器無法在短時間內消散如此大量的熱量，噴霧冷卻是將冷卻介質霧化分解為無數的離散型小液滴，噴淋到加熱表面上換熱帶走熱量的一種冷卻方式，可以使待冷卻表面溫度均勻，同時具有瞬時換熱性能良好、臨界熱流密度大等優點。在飛機飛行過程中，高空的低溫空氣和整體環境可分別作為對流和輻射的冷源，若利用環路熱管技術，可以將噴霧介質內的熱量順利排出系統外，實現噴霧介質的循環使用。

目前，對機載噴霧冷卻系統的研究很少，尤其是針對噴霧后溫度升高的介質如何在高空降溫這一技術難題還存在空白。多數噴霧冷卻系統還停留在單一解決工業生產應用中的散熱問題方面。在專利CN105269391A中，公開了一種噴霧冷卻裝置在曲軸斜油孔加工中的應用，利用壓縮空氣使切削液霧化成兩相混合液體，經由靠近切削區的噴嘴高速噴射到切削區，產生冷卻、潤滑及清理作用；此專利沒有冷源，介質不能循環，無法長期使用。

本專利利用環路熱管技術和噴霧冷卻技術，結合高空低溫空氣和高空低溫環境作為對流換熱和輻射換熱的冷源，引入環路熱管技術對已與表面換熱的噴霧介質進行冷卻再利用，避免了冷源浪費，節約了機載系統的介質用量，從而直接減小了機載噴霧冷卻系統在飛機寶貴空間內的體積，提升了飛機的飛行安全。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用輻射板和環路熱管冷卻噴霧介質的機載噴霧冷卻系統。

由噴霧介質儲存箱(1)、儲存箱出水閥(2)、第一液體泵(3)、截止閥(4)、噴嘴(5)、噴霧室(6)、噴霧表面(7)、第二液體泵(8)、環路熱管蒸發段(9)、環路熱管冷凝段(10)、冷空氣通道(11)、冷空氣截止閥(12)、氣泵(13)、冷凝段輻射膜板(14)、冷空氣通道出口(15)、環路熱管蒸汽通道(16)、環路熱管液體通道(17)組成。

其中噴霧介質儲存箱(1)的出口和儲存箱出水閥(2)的進口相連，儲存箱出水閥(2)出口與第一液體泵(3)進口連接，第一液體泵(3)出口與截止閥(4)的入口相連，截止閥(4)的出口和噴嘴(5)的入口連接，噴嘴(5)安裝在噴霧室(6)中，噴霧室(6)下端為噴霧表面(7)，噴霧表面(7)出口和第二液體泵(8)入口連接，第二液體泵(8)出口連接環路熱管蒸發段(9)的一端，環路熱管蒸發段(9)的另一端和第一泵(3)連接；將環路熱管冷凝段(10)嵌入冷凝段輻射板(14)，冷空氣通道(11)正交穿過環路熱管冷凝段(10)和冷凝段輻射膜板(14)，在冷空氣通道(11)處于環路熱管冷凝段(10)和冷凝段輻射膜板(14)上方的部分依次安裝冷空氣截止閥(12)和氣泵(13)。