一种蒸发冷却装置及其制备方法与流程

本发明涉及冷却装置，特别涉及一种蒸发冷却装置及其制备方法。

背景技术：

1、随着人类在活动过程中大量的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等污染气体的排放，气候变化和全球变暖等环境问题愈发严重，全球变暖使得制冷行业迅速发展，有研究表明，制冷行业的碳排放量约占全球温室气体排放总量的7.8％，而二氧化碳是全球变暖的主要贡献者，如此给生态平衡带来了巨大压力。

2、蒸发冷却是一种利用水蒸发过程的相变吸热，对物体进行冷却从而实现温度控制的手段；常压下1kg水的蒸发过程可吸收约2500kj的热量，因此水蒸发冷却技术具有效率高、能耗低的显著优势。然而，相关技术中，以水为主要介质的蒸发冷却装置结构较为复杂，一般需单独配备水箱、供水系统和动力装置实现水的存储和传输，使得结构的复杂和成本的上升，并且难以实现温度的准确控制。

3、因此，基于上述问题，亟需提供一种蒸发冷却装置及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种蒸发冷却装置及其制备方法，能够解决相关技术中的蒸发冷却装置结构复杂，难以实现蒸发冷却温度的准确控制的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种蒸发冷却装置，包括水凝胶和封装薄膜；其中，所述封装薄膜用于容纳所述水凝胶，所述封装薄膜上设有单向阀，所述单向阀用于控制所述封装薄膜内的压力，以实现不同温度的蒸发冷却控制。

3、优选地，所述水凝胶中的水凝胶单体为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、甲壳素、聚甲基丙烯酸或壳聚糖。

4、优选地，所述封装薄膜为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯醇薄膜或聚酰亚胺薄膜。

5、优选地，所述单向阀的开启压力与蒸发冷却的控制温度满足如下关系式：

6、log p＝7-(1700/(t+230))

7、式中，p为所述单向阀的开启压力，t为所述蒸发冷却的控制温度。

8、第二方面，本发明提供了第一方面任一项所述的蒸发冷却装置的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

9、(1)将水凝胶单体和水搅拌混匀后进行加热，得到水凝胶预聚液；

10、(2)将所述水凝胶预聚液倒入带有单向阀的封装薄膜内进行封装，得到封装后的水凝胶预聚液；

11、(3)将所述封装后的水凝胶预聚液进行循环冷冻和解冻，得到所述蒸发冷却装置。

12、优选地，在步骤(1)中，水凝胶单体和水的质量之比为(1～9)：(1～9)。

13、优选地，在步骤(1)中，所述搅拌的转速为100～2000rpm，时间为5～30min。

14、优选地，在步骤(1)中，所述加热的温度为50～150℃，时间为0.5h～5h。

15、优选地，在步骤(2)中，封装后所述封装薄膜内的真空度为0.1～101kpa。

16、优选地，在步骤(3)中，所述循环冷冻和解冻的次数为1～10次。

17、优选地，在步骤(3)中，所述冷冻的温度为-10～-30℃，时间为0.5～5h；所述解冻的温度为10～30℃，时间为0.5～5h。

18、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

19、本发明中，利用水凝胶的固态储水特性将其作为储水材料，之后利用封装薄膜对水凝胶进行封装从而实现其在高温下的维形性，并在封装薄膜上设置单向阀，使用过程中利用单向阀控制封装薄膜内的压力，从而能够实现对不同温度的蒸发冷却控制；因此，本发明中的蒸发冷却装置具有结构简单，成本低的优点，且能够实现蒸发冷却温度的准确控制。

技术特征：

1.一种蒸发冷却装置，其特征在于，包括水凝胶和封装薄膜；其中，

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水凝胶中的水凝胶单体为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、甲壳素、聚甲基丙烯酸或壳聚糖。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述封装薄膜为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚乙烯醇薄膜或聚酰亚胺薄膜。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单向阀的开启压力与蒸发冷却的控制温度满足如下关系式：

5.一种根据权利要求1至4中任一项所述的蒸发冷却装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，水凝胶单体和水的质量之比为(1～9)：(1～9)。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述搅拌的转速为100～2000rpm，时间为5～30min；和/或

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，封装后所述封装薄膜内的真空度为0.1～101kpa。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述循环冷冻和解冻的次数为1～10次。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述冷冻的温度为-10～-30℃，时间为0.5～5h；所述解冻的温度为10～30℃，时间为0.5～5h。

技术总结
本发明提供了一种蒸发冷却装置及其制备方法，该装置包括水凝胶和封装薄膜；其中，所述封装薄膜用于容纳所述水凝胶，所述封装薄膜上设有单向阀，所述单向阀用于控制所述封装薄膜内的压力，以实现不同温度的蒸发冷却控制。本方案，利用水凝胶的固态储水特性将其作为储水材料，之后利用封装薄膜对水凝胶进行封装从而实现其在高温下的维形性，并在封装薄膜上设置单向阀，使用过程中利用单向阀控制封装薄膜内的压力，从而能够实现对不同温度的蒸发冷却控制；因此，本方案中的蒸发冷却装置具有结构简单，成本低的优点，且能够实现蒸发冷却温度的准确控制。

技术研发人员：陈明,宋鹏,丁宇升,胡正阳,彭海春
受保护的技术使用者：航天特种材料及工艺技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19