[發明專利]兩相冷卻系統多并聯支路穩定裝置及方法

有效

• 申請號: 202010919278.4
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111998707B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 錢吉裕;陳琦;李力;吳進凱
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28D15/06;H01L23/427
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 熊敏敏;高嬌陽

本發明屬于冷卻設備技術領域，公開了一種兩相冷卻系統多并聯支路穩定裝置及方法，所述裝置包括控制單元，每個支路的監測單元、流量調節單元以及帶熱負載的冷板，以及管路：控制單元根據支路上溫度確定相應的對流量調節單元調節的驅動控制信號；監測單元采集所在支路上流量以及溫度，并反饋到控制單元；流量調節單元根據驅動控制信號控制所在支路的兩相冷卻工質流量；冷板設有兩相冷卻流道；管路將各個支路的流量調節單元、監測單元、帶熱負載的冷板連接形成并聯的兩相工質通路。采用本發明能夠通過入口節流、流量調節等功能解決兩相冷卻系統多并聯支路的熱負載不均衡導致流量分配不均勻、流動不穩定性，保障每個支路不因溫度過高而被燒壞。

技術領域

本發明屬于冷卻設備技術領域，具體涉及一種兩相冷卻系統多并聯支路穩定裝置及方法。

背景技術

隨著芯片技術和性能在不斷提升，芯片的熱流密度和熱耗也隨之提高，小型化、多點熱源、高熱耗、高熱流密度成為系統熱管理的主要挑戰。兩相流散熱技術因其體積小、換熱效率高，已成為行業內重點研究的散熱方式之一。

兩相冷卻系統中，多個并聯支路如果熱負載相同，那么每個支路上兩相冷卻工質從液體變為氣體的量(氣化率)基本一致，支路上的流阻都基本相同，系統流量保持平衡。然而，如果某一支路上熱負載低于另一個，則該支路的氣化率降低，流阻減小，那么兩相工質將更多的流向熱負載小的支路上，其他熱負載高的支路流量減小，支路換熱能力下降，最終可能導致熱負載因溫度過高損壞。多路并聯的兩相冷卻工質流量，每一支路因為并聯其流量發生變化時壓力是相等的，無法通過壓力變送器來調節流量。

許多學者都對大尺度沸騰不穩定性進行了深入研究和綜述(參見參考文獻[1]-[5])。常規通道內出現的沸騰不穩定性，根據產生機理可以分為動態不穩定性(dynamicinstability)和靜態不穩定性(static instability)。動態不穩定性主要反映了控制參數(壓力、質量流率、溫度)間的相互作用。兩相流穩定性實驗是兩相流基礎理論研究的一個重要方面，兩相流穩定性問題引起人們的極大關注，目前國內外關于系統發生不穩定性已經有了諸多研究。黃軍等人(參見參考文獻[6])對并聯通道的流動不穩定性影響因素進行了研究，如上游可壓縮容積、系統壓力、過冷度、入口節流、質量流速、熱流密度、出口含汽率、出口過熱度等，結果發現，對密度波型脈動，系統壓力、入口節流、質量流速的增加均可抑制此類不穩定性的發生，而上游可壓縮容積、出口節流、入口過冷度的減小亦可使系統穩定性變好。

上述參考文獻如下：

[1]Y.Ding，S.Kakac，X.J.Chen，Dynamic instability of boiling two phaseflow in a single horizontal channel，Exp.Therm.Fluid Sci.11(1995)327-342.

[2]H.Yuncu，O.T.Yildirim，S.Kakac，Two-phase flow instabilities in ahorizontal single boiling channel，Appl.Sci.Res.48(1991)83-104.

[3]J.A.Boure，A.E.Bergles，L.S.Tong，Review of two-phase flowinstability，Nucl.Eng.Des.25(1973)165-192.

[4]Q.Wang，X.J.Chen，S.Kakac，Y.Ding，Boiling onset oscillation：a newtype of dynamic instability in a forced-convection upflow boiling system，Int.J.Heat FluidFlow 17(1996)418-423.