制備納米流體，即通過中央控制單元5控制高壓微射流分散儀2將第二儲存罐3內(nèi)的金屬或非金屬納米粉末擴(kuò)散到第一儲存罐I的換熱工質(zhì)水或者醇或者油中，制備出傳熱效率更高的冷卻工質(zhì)，并將其通過導(dǎo)管輸送到第三儲存罐4中，在微型噴射泵7的作用下冷卻工質(zhì)被輸送到冷卻室8內(nèi)，通過噴嘴9噴射強(qiáng)化后的納米流體冷卻工質(zhì)對LED器件進(jìn)行冷卻散熱，冷卻工質(zhì)吸收大量熱量后蒸發(fā)為熱蒸汽，再從冷卻室8上安裝的導(dǎo)管排出，經(jīng)冷凝器10的冷凝作用重新液化為液態(tài)，然后被收集回第三儲存罐4中用于下一次的冷卻。其中，冷凝器10采取加裝翅片等輔助散熱措施，加強(qiáng)冷凝效果。至此，形成了一個新型封閉式噴霧冷卻蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路系統(tǒng)。
[0018]本實(shí)用新型被冷卻的LED器件與中央控制單元5之間安裝的溫度傳感器6實(shí)時監(jiān)控LED芯片的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到事先設(shè)定的臨界溫度時，它便對中央控制單元5實(shí)施反饋調(diào)節(jié)，使其觸發(fā)微型噴射泵7噴射；而當(dāng)溫度遠(yuǎn)低于臨界溫度時則會控制微型噴射泵7停止噴霧，智能調(diào)節(jié)，有效避免浪費(fèi)冷卻工質(zhì)。另外，考慮到伴隨著該裝置的頻繁使用，冷卻工質(zhì)或多或少會有所消耗，此時可通過連接著高壓微射流分散儀的中央控制單元5控制其制備冷卻工質(zhì)，及時補(bǔ)充到第三儲存罐4中。
[0019]本實(shí)用新型采用了納米流體與相變噴霧冷卻兩種技術(shù)相結(jié)合的方式，從冷卻工質(zhì)和冷卻方法兩方面入手，將兩者的優(yōu)勢巧妙結(jié)合，其中所添加的納米流體不僅提高了冷卻工質(zhì)的對流換熱性能，同時，由于其自身強(qiáng)烈的布朗運(yùn)動，使其能夠保持穩(wěn)定懸浮而不發(fā)生沉淀，從而避免了傳統(tǒng)微米級添加劑沉降造成的管路磨損、阻塞、腐蝕等不良后果。此外，在伴隨工質(zhì)流動的同時，工質(zhì)中所含有的納米粒子還能起到潤滑的作用。而與之搭配使用的相變噴霧冷卻技術(shù)充分利用了工質(zhì)的相變潛熱，噴嘴9噴出的霧滴在LED熱源表面形成一層冷卻液薄膜，霧滴對液膜的擾動使液膜內(nèi)產(chǎn)生比池內(nèi)沸騰更多的氣泡，依靠液膜的蒸發(fā)、對流、霧滴的撞擊和液膜內(nèi)氣泡的生長、運(yùn)動、破裂等相變過程帶走LED熱源的熱量，產(chǎn)生蒸汽或流出液體，相比與傳統(tǒng)的水冷，具有更高的換熱效率，更少的冷卻劑需求量以及較低的噴霧速率，并且可以使LED熱源表面溫度分布更加均勻，溫度梯度也最小。
[0020]本實(shí)用新型設(shè)計了蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路和智能反饋調(diào)節(jié)。其中，蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路的主要過程為冷卻工質(zhì)在LED熱沉位置吸熱蒸發(fā)為汽相，蒸汽流動到冷凝位置后放熱重新變?yōu)橐簯B(tài)，被重新收集回儲液罐。由于在冷卻室上安裝有回收導(dǎo)管，且導(dǎo)管內(nèi)徑很小，從冷卻室頂部流走的蒸汽經(jīng)冷凝器10冷凝為液態(tài)后會在自然重力作用下流回儲液罐，而從冷卻室四壁和底部流走的液體會在導(dǎo)管的毛細(xì)力作用下被重新收集起來，整個回收過程充分利用了自然重力和毛細(xì)力的作用，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的被動式循環(huán)，不但降低了散熱系統(tǒng)的成本，還由于沒有運(yùn)動部件，大大提高了設(shè)備的可靠性和實(shí)用性。同時，該系統(tǒng)的智能反饋調(diào)節(jié)可實(shí)時監(jiān)控LED芯片的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到臨界值則啟動冷卻，低于臨界溫度值則停止工作，避免了不必要的浪費(fèi)，即不需要冷卻時還在工作耗能。這一反饋調(diào)節(jié)設(shè)計符合節(jié)能降耗的理念，而且節(jié)約了后期的人力操作成本，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的實(shí)用性和便捷性。
[0021]所述實(shí)施例為本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種新型封閉式噴霧冷卻蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路系統(tǒng)，其特征在于，包括強(qiáng)化冷卻工質(zhì)制備裝置和相變噴霧冷卻裝置； 所述強(qiáng)化冷卻工質(zhì)制備裝置包括第一儲存罐(1)、高壓微射流分散儀(2)和第二儲存罐(3);所述第一儲存罐(I)內(nèi)盛放有傳熱工質(zhì)，所述第二儲存罐(3)內(nèi)盛放有金屬或非金屬粉末； 所述相變噴霧冷卻裝置包括第三儲存罐(4)、中央控制單元(5)、溫度傳感器(6)、微型噴射泵(7)、冷卻室(8)、噴嘴(9)、冷凝器(10)； 所述高壓微射流分散儀(2 )進(jìn)口端連通有所述第一儲存罐(I)和第二儲存罐(3 )，所述高壓微射流分散儀(2)出口端連通所述第三儲存罐(4)，所述第三儲存罐(4)連通所述微型噴射泵(7)，所述微型噴射泵(7)連通所述冷卻室(8)的進(jìn)口端，所述冷卻室(8)內(nèi)安裝有所述噴嘴(9)，通過噴嘴(9)噴射強(qiáng)化后的流體冷卻工質(zhì)對被冷卻器件進(jìn)行冷卻散熱，所述冷卻室(8)的出口端連通所述冷凝器(10)，所述冷凝器(10)連通所述第三儲存罐(4); 被冷卻器件安裝在所述冷卻室(8 )的安裝面(11)上，并與所述溫度傳感器(6 )連接，所述溫度傳感器(6)、所述微型噴射泵(7)、所述高壓微射流分散儀(2)均與所述中央控制單元(5 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型封閉式噴霧冷卻蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路系統(tǒng)，其特征在于，所述第一儲存罐(I)內(nèi)盛放的傳熱工質(zhì)為水或者醇或者油中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型封閉式噴霧冷卻蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路系統(tǒng)，其特征在于，所述第二儲存罐(3)內(nèi)盛放的粉末為納米粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型封閉式噴霧冷卻蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路系統(tǒng)，其特征在于，所述被冷卻器件為LED器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型封閉式噴霧冷卻蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制單元(5 )為PLC控制器。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于一種新型封閉式噴霧冷卻蒸發(fā)冷凝循環(huán)回路系統(tǒng)，包括強(qiáng)化冷卻工質(zhì)制備裝置和相變噴霧冷卻裝置,從冷卻工質(zhì)和冷卻方法兩方面入手，將納米流體和相變噴霧兩者的優(yōu)勢巧妙結(jié)合，相對于傳統(tǒng)風(fēng)冷、直接水冷，冷卻效率大幅提升，有較高推廣價值；設(shè)計了循環(huán)回路與智能反饋調(diào)節(jié)，冷卻工質(zhì)可重復(fù)利用，且按需工作，避免了浪費(fèi)，一定程度上節(jié)約了能量和資源；工質(zhì)的回收充分利用了自然重力和毛細(xì)力的作用，實(shí)現(xiàn)了被動式循環(huán)，降低了散熱系統(tǒng)的成本；整個系統(tǒng)沒有運(yùn)動部件，不會產(chǎn)生由于相對滑動而引起的摩擦損耗及震蕩損傷，故在一定程度上提高了冷卻系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。
【IPC分類】F21V29-503, F21V29-52, F21Y101-02, H05K7-20
【公開號】CN204388003
【申請?zhí)枴緾N201420827578
【發(fā)明人】段科, 喬芬, 何志霞
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月24日