两相冷却系统和产生热量的装置的制作方法

本申请涉及冷却系统，具体而言，涉及两相冷却系统和产生热量的装置。

背景技术：

1、从微处理器到高功率转换器的各种类型电子元件在工作期间都会产生热量，研究表明，可靠的散热成了这些电子元件正常运行的重要保障。对用于风电、光伏、高速列车、数据中心等环境中的igbt和芯片而言，电子元件热管理的主要目标是将元件的温度保持在其功能和允许的范围内，这是因为一旦工作温度超过设计极限，元件的电气性能将会下降且电路逻辑上很可能发生错误，并且长期运行将影响其寿命。

2、两相冷却系统具有较强的冷却效果，是用于散热的一种可行方法。与单相冷却系统相比，两相冷却系统因其潜热特性具有更好的降温效果和温度均匀性。从两相冷却系统来看，存在气态、液态或者两相的工作流体流过其系统，系统中也有蒸发和冷凝过程。然而，气态、液态或者两相的工作流体的传热和流动压降特征存在较大差异。

3、有鉴于此，需要提出一种高效的两相冷却系统。

技术实现思路

1、本申请的实施例提供了两相冷却系统和产生热量的装置，用于实现对诸如igbt等发热量较高的电子设备的高效散热。

2、根据本申请的一方面，提供一种两相冷却系统。所述系统包括：蒸发器，其配置成传导附接于所述蒸发器的发热设备的热量而将输入所述蒸发器的工质相变为气态组分和液态组分；分离器，其布置于所述蒸发器的下游并配置成分离所述气态组分与所述液态组分；冷凝器，其配置成接收所述工质的所述气态组分并将其冷却为第二液态组分；集液器，其配置成接收所述工质的所述液态组分和所述第二液态组分并混合；泵，其配置成向所述蒸发器输送所述工质；以及过冷器，其设置于所述集液器与所述泵之间，并且被配置成增加所述工质的过冷度。

3、在本申请的一些实施例中，可选地，所述泵被配置成能够调节输送所述工质的流速以调节所述蒸发器中所述气态组分和所述液态组分的比例。

4、在本申请的一些实施例中，可选地，所述系统还包括回热器，所述回热器包括接收要输入所述蒸发器工质的第一通道，和接收从所述蒸发器输出的所述气态组分和所述液态组分的第二通道，并且所述第一通道和所述第二通道之间能够交换热量。

5、在本申请的一些实施例中，可选地，所述系统还包括设置于所述分离器与所述集液器之间的第一阀门，和/或设置于所述冷凝器与所述集液器之间的第二阀门。

6、在本申请的一些实施例中，可选地，所述系统还包括：冷凝器风扇，所述冷凝器风扇被配置成冷却所述冷凝器；冷凝器管路及设置于所述冷凝器管路上的第三阀门，其中，所述冷凝器管路被配置成经由所述第三阀门输送冷却工质以冷却所述冷凝器；冷凝器旁通管路及设置于所述冷凝器旁通管路上的第四阀门，其中，所述冷凝器旁通管路被配置成允许所述冷却工质经由所述第四阀门跨过所述冷凝器流动；和/或喷淋装置和抽气机，其中，所述喷淋装置向所述冷凝器喷射冷却液，并且所述抽气机抽吸由所述冷却液相变形成的气态成分。

7、在本申请的一些实施例中，可选地，所述泵被配置成执行针对所述工质的流速的粗略调节和基于所述粗略调节的精细调节。

8、在本申请的一些实施例中，可选地，所述泵被配置成执行所述粗略调节，使得满足下式：

9、

10、其中，为流量，p为所述发热设备的功率，λ为调节系数，t为所述工质的实时蒸发温度，hvap(t)为所述工质在温度t下的汽化潜热，以及q为所述工质的预设干度。

11、在本申请的一些实施例中，可选地，所述泵被配置成基于所述发热设备的温度进行精细调节，并且精细调节使得所述工质的干度处于[q-0.1,q+0.1]的区间内，其中，q<0.9。

12、在本申请的一些实施例中，可选地，所述工质为低压工质。

13、在本申请的一些实施例中，可选地，所述工质由以下至少一者组成：r1234zez、r1336mzze、r1336mzzz、r1233zde、r1224ydz、r245fa、novec 7000、novec 7100、novec7200、novec 7300、novec 649、fc72、fc84、fc77、fc87、fc3284、ht55、ht70、ht80、t-dce、c-dce。

14、根据本申请的另一方面，提供一种工作时产生热量的装置，所述装置包括如上文所述的任意一种两相冷却系统。

15、在本申请的一些实施例中，可选地，所述装置为以下任意一者：绝缘栅双极型晶体管、电池、电机、中央处理器、图形处理器、激光器、发光二极管、电阻线圈。

16、根据本申请的一些实施例提供的两相冷却系统等可以用于对诸如igbt等发热量较高的电子设备的高效散热，由于气液比将按照预期或者理论值进行调整，本申请的两相冷却系统的制冷效率将明显高于现有技术。

技术特征：

1.一种两相冷却系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泵被配置成能够调节输送所述工质的流速以调节所述蒸发器中所述气态组分和所述液态组分的比例。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括回热器，所述回热器包括接收要输入所述蒸发器工质的第一通道，和接收从所述蒸发器输出的所述气态组分和所述液态组分的第二通道，并且所述第一通道和所述第二通道之间能够交换热量。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括设置于所述分离器与所述集液器之间的第一阀门，和/或设置于所述冷凝器与所述集液器之间的第二阀门。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：

6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述泵被配置成执行针对所述工质的流速的粗略调节和基于所述粗略调节的精细调节。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述泵被配置成执行所述粗略调节，使得满足下式：

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述泵被配置成基于所述发热设备的温度进行精细调节，并且精细调节使得所述工质的干度处于[q-0.1,q+0.1]的区间内，其中，q<0.9。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述工质为低压工质。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述工质由以下至少一者组成：r1234zez、r1336mzze、r1336mzzz、r1233zde、r1224ydz、r245fa、novec 7000、novec 7100、novec7200、novec 7300、novec 649、fc72、fc84、fc77、fc87、fc3284、ht55、ht70、ht80、t-dce、c-dce。

11.一种工作时产生热量的装置，其特征在于，所述装置包括如权利要求1-10中任意一种两相冷却系统。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述装置为以下任意一者：绝缘栅双极型晶体管、电池、电机、中央处理器、图形处理器、激光器、发光二极管、电阻线圈。

技术总结
本申请涉及两相冷却系统和产生热量的装置，所述系统包括：蒸发器，其配置成通过传导附接于所述蒸发器的发热设备的热量而将输入所述蒸发器的工质相变为气态组分和液态组分；分离器，其布置于所述蒸发器的下游并配置成分离所述气态组分与所述液态组分；冷凝器，其配置成接收所述工质的所述气态组分并将其冷却为第二液态组分；集液器，其配置成接收所述工质的所述液态组分和所述第二液态组分并混合；泵，其配置成向所述蒸发器输送所述工质；以及过冷器，其设置于所述集液器与所述泵之间，并且被配置成增加所述工质的过冷度。

技术研发人员：林恩新,刘焘,周永
受保护的技术使用者：霍尼韦尔高新材料（中国）有限公司
技术研发日：20221104
技术公布日：2024/1/13