一種適應于小空間、多點熱源的高效散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]發(fā)明涉及一種散熱系統(tǒng)，具體涉及一種適應于小空間內(nèi)具有多點熱源的高效散熱系統(tǒng)，屬于航空航天熱控技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子器件集成化程度越來越高，其發(fā)熱量越來越大，伴隨著電子器件數(shù)量的增多從而導致安裝空間越來越小，電子器件中眾多點熱源的散熱問題成為制約其集成化及升級換代的技術(shù)瓶頸。
[0003]目前常用的散熱方式包括風冷及單相水冷方式，風冷的缺陷在于占用有限的空間資源，同時，若在航空和航天領域則由于空氣稀薄無法采用此冷卻形式；栗驅(qū)單相流體回路方案受到機械栗的流量限制，無法解決大功率相控陣天線的散熱需求，同時機械栗長期工作的可靠性與穩(wěn)定性較差，且常常需要維修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種適應于小空間、多點熱源的高效散熱系統(tǒng)，系統(tǒng)以循環(huán)蒸發(fā)冷凝的形式帶走點熱源的熱量，由此實現(xiàn)小空間內(nèi)的高效散熱。
[0005]—種適應于小空間、多點熱源的高效散熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括環(huán)路熱管毛細栗、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器及平板蒸發(fā)器；
[0006]所述環(huán)路熱管毛細栗利用主動加熱器的熱量加熱并使環(huán)路熱管毛細栗內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)，經(jīng)過蒸汽管路至冷凝換熱器冷凝，冷凝后的液體通過液體管路回到平板蒸發(fā)器內(nèi)吸收小空間內(nèi)點熱源的熱量再次蒸發(fā)，工質(zhì)再次回到冷凝換熱器冷凝，冷凝后回流至環(huán)路熱管毛細栗完成一次冷卻循環(huán)；在冷凝換熱器及環(huán)路熱管毛細栗之間串聯(lián)一套或一套以上由平板蒸發(fā)器、蒸汽管路、冷凝換熱器、液體管路組成的冷卻回路，則可以進一步增大攜帶的熱量。
[0007]進一步地，可利用電子器件中無空間限制的點熱源來加熱環(huán)路熱管毛細栗，節(jié)省主動加熱器的功率。
[0008]有益效果:
[0009]1、本發(fā)明采用環(huán)路熱管毛細栗為驅(qū)動源，與機械栗相比，無運動部件，可靠性高；環(huán)路熱管毛細芯具有數(shù)萬帕的驅(qū)動力，可以逆重力和過載運行，同時傳輸距離遠。
[0010]2、本發(fā)明的整個系統(tǒng)為焊接的封閉系統(tǒng)，無需維護，相對于機械栗具有很高的可靠性與穩(wěn)定性。
[0011]3、本發(fā)明采用的兩相散熱系統(tǒng)溫度運行性好，使得蒸發(fā)器和冷凝換熱器具有更高的換熱效率。
[0012]4、本發(fā)明采用的環(huán)路熱管傳輸管線為退火不銹鋼軟管，方便布局。
【附圖說明】
[0013]圖1、2為本發(fā)明實施例中散熱系統(tǒng)在相控陣天線內(nèi)整體布局結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的散熱循環(huán)回路示意圖。
[0015]其中，1-環(huán)路熱管毛細栗、2-冷凝換熱器、3-第一平板蒸發(fā)器、4-第二平板蒸發(fā)器、5-第三平板蒸發(fā)器、6-第四平板蒸發(fā)器、7-第五平板蒸發(fā)器；8_輔助驅(qū)動加熱器、9-電源模塊、10-第一 ka模塊、11-第二 ka模塊、12_ku模塊。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0017]如附圖1和2所示，采用本發(fā)明對相控陣天線上的功放模塊和電源模塊即點熱源進行散熱；由于相控陣天線組件的體積較小，功率較大，多塊熱源同時工作，如無人機相控陣天線的功放模塊和電源模塊的總熱耗目前已經(jīng)達到了 1000W。
[0018]本發(fā)明的散熱系統(tǒng)包括環(huán)路熱管毛細栗1、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器2、第一平板蒸發(fā)器3、第二平板蒸發(fā)器4、第三平板蒸發(fā)器5、第四平板蒸發(fā)器6、第五平板蒸發(fā)器7和輔助驅(qū)動加熱器8 ;外圍設備為相控陣天線的電源模塊9、第一 ka模塊10、第二 ka模塊11和ku模塊12 ；
[0019]其中，所述環(huán)路熱管毛細栗I內(nèi)包含環(huán)路熱管蒸發(fā)器和環(huán)路熱管儲液器；所述冷凝換熱器2上同一水平高度上的兩個管路接口端為一組，其中一個為入口端，一個為出口端;
[0020]上述部件之間的連接關(guān)系為:所述環(huán)路熱管蒸發(fā)器與相控陣天線的電源模塊9貼合安裝在一起，輔助驅(qū)動加熱器8粘貼在環(huán)路熱管毛細栗I內(nèi)的環(huán)路熱管蒸發(fā)器上提供額外的驅(qū)動熱量；所述第一 ka模塊10的兩個側(cè)面上分別貼合安裝第一平板蒸發(fā)器3和第二平板蒸發(fā)器4，所述第二 ka模塊11的兩個側(cè)面分別貼合安裝第三平板蒸發(fā)器5和第四平板蒸發(fā)器6，所述ku模塊12的側(cè)面貼合安裝第五平板蒸發(fā)器7 ;
[0021]環(huán)路熱管蒸發(fā)器通過蒸汽管路與冷凝換熱器2的第一入口端連接，冷凝換熱器的第一出口端通過液體管路與所述第一平板蒸發(fā)器3的入口端連接，第一平板蒸發(fā)器3的出口端通過蒸汽管路與冷凝換熱器2的第二入口端連接，冷凝換熱器2的第二出口端通過液體管路與第二平板蒸發(fā)器4的入口端連接，第二平板蒸發(fā)器4的出口端通過蒸汽管路與冷凝換熱器2的第三入口端連接，冷凝換熱器2的第三出口端通過液體管路與第三平板蒸發(fā)器5的入口端連接，第三平板蒸發(fā)器5的出口端通過蒸汽管路與冷凝換熱器2的第四入口端連接，冷凝換熱器2的第四出口端通過液體管路與第四平板蒸發(fā)器6的入口端連接，第四平板蒸發(fā)器6的出口端通過蒸汽管路與第五平板蒸發(fā)器的入口端連接，第五平板蒸發(fā)器7的出口通過蒸汽管路與冷凝換熱器2的第五路入口連接，最后冷凝換熱器2的第五路出口通過液體管路與環(huán)路熱管儲液器連接。
[0022]如附圖3所示，本發(fā)明的熱控系統(tǒng)具有兩種工作模式:
[0023]I:Ku模塊工作
[0024]環(huán)路熱管毛細栗I內(nèi)液體工質(zhì)吸收電源模塊9熱量以及輔助驅(qū)動加熱器8蒸發(fā)后，在冷凝換熱器2冷凝成液體，由于此時第一 ka模塊10和第二 ka模塊11均不工作，工質(zhì)液體順序流回至第一平板蒸發(fā)器3、第二平板蒸發(fā)器4、第三平板蒸發(fā)器5、第四平板蒸發(fā)器6，然后流過第五平板蒸發(fā)器7吸收Ku模塊熱量12，工質(zhì)受熱蒸發(fā)，在冷凝換熱器2內(nèi)冷凝成液體，最后回到環(huán)路熱管毛細栗I內(nèi)，形成一個穩(wěn)定封閉的兩相循環(huán)散熱系統(tǒng)。
[0025]2:Ka模塊工作
[0026]環(huán)路熱管毛細栗I內(nèi)液體工質(zhì)吸收電源模塊9熱量以及輔助驅(qū)動加熱器8蒸發(fā)后，在冷凝換熱器2冷凝成液體，由于Ku模塊12不工作，液體流經(jīng)第一平板蒸發(fā)器3吸收第一 Ka模塊10熱量蒸發(fā)，再次回到冷凝換熱器2冷凝，而后流至第二平板蒸發(fā)器4吸收第一 Ka模塊10剩余的熱量再次蒸發(fā)，回到冷凝換熱器2冷凝，到第三平板蒸發(fā)器5收第二 Ka模塊11熱量再次蒸發(fā)器后回到冷凝換熱器2冷凝，經(jīng)第四平板蒸發(fā)器6收第二 Ka模塊11剩余的熱量蒸發(fā)，再回到冷凝換熱器2冷凝，最后回到環(huán)路熱管毛細栗I內(nèi)，形成一套穩(wěn)定封閉的兩相散熱系統(tǒng)。
[0027]環(huán)路熱管散熱裝置完成后，經(jīng)歷了以下工況下的試驗:
[0028]?工況1:地面室溫工作工況；
[0029]?工況2:地面-55°C工作工況；
[0030]?工況3:低溫儲存工況；
[0031]?工況4:高溫儲存工況；
[0032]?工況5:地面70°C工作工況；
[0033]?工況6:溫度沖擊工況；
[0034]?工況 7: 18000m (氣壓 75Pa)，-55°C工作工況；
[0035]?工況 8:21350m(氣壓 44.6Pa)，_55°C工作工況；
[0036]?工況 9:15250m(氣壓 116Pa)，36°C工作工況；
[0037]?工況 10:21350m(氣壓 44.6Pa)，10°C工作工況；
[0038]?工況11:3個方向加速度試驗；
[0039]?工況12:3個方向力學試驗。
[0040]從試驗結(jié)果看，環(huán)路熱管散熱裝置在工況I?工況10的熱性能試驗中，運行穩(wěn)定。在3個方向的加速度試驗中運行穩(wěn)定。同時，在3個方向的力學試驗后，產(chǎn)品外觀、漏率和熱性能指標均滿足要求。
[0041]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適應于小空間、多點熱源的高效散熱系統(tǒng)，其特征在于，包括:環(huán)路熱管毛細栗、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器及平板蒸發(fā)器； 所述環(huán)路熱管毛細栗利用主動加熱器的熱量加熱并使環(huán)路熱管毛細栗內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)，經(jīng)過蒸汽管路至冷凝換熱器冷凝，冷凝后的液體通過液體管路回到平板蒸發(fā)器內(nèi)吸收小空間內(nèi)點熱源的熱量再次蒸發(fā)，工質(zhì)再次回到冷凝換熱器冷凝，冷凝后回流至環(huán)路熱管毛細栗完成一次冷卻循環(huán)；在冷凝換熱器及環(huán)路熱管毛細栗之間串聯(lián)一套或一套以上由平板蒸發(fā)器、蒸汽管路、冷凝換熱器、液體管路組成的冷卻回路，則可以進一步增大攜帶的熱量。2.如權(quán)利要求1所述的適應于小空間、多點熱源的高效散熱系統(tǒng)，其特征在于，利用電子器件中無空間限制的點熱源來加熱環(huán)路熱管毛細栗。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適應于小空間、多點熱源的高效散熱系統(tǒng)，屬于航空航天熱控技術(shù)領域。系統(tǒng)包括環(huán)路熱管毛細泵、蒸汽管路、液體管路、冷凝換熱器及平板蒸發(fā)器；環(huán)路熱管毛細泵利用主動加熱器的熱量加熱并使環(huán)路熱管毛細泵內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)，經(jīng)過蒸汽管路至冷凝換熱器冷凝，冷凝后的液體通過液體管路回到平板蒸發(fā)器內(nèi)吸收小空間內(nèi)點熱源的熱量再次蒸發(fā)，工質(zhì)再次回到冷凝換熱器冷凝，冷凝后回流至環(huán)路熱管毛細泵完成一次冷卻循環(huán)；在冷凝換熱器及環(huán)路熱管毛細泵之間串聯(lián)一套或一套以上由平板蒸發(fā)器、蒸汽管路、冷凝換熱器、液體管路組成的冷卻回路，則可以進一步增大攜帶的熱量。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)小空間內(nèi)的高效散熱。
【IPC分類】F28D15/02, H05K7/20
【公開號】CN105115329
【申請?zhí)枴緾N201510501618
【發(fā)明人】丁汀, 連紅奎, 何江, 李萌, 卿恒新, 張紅星, 李磊, 苗建印
【申請人】北京空間飛行器總體設計部
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月14日