CN205209305U - 一种适应于小空间、多点热源的高效散热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适应于小空间、多点热源的高效散热系统，属于航空航天热控技术领域。系统包括环路热管毛细泵、蒸汽管路、液体管路、冷凝换热器及平板蒸发器；环路热管毛细泵利用主动加热器的热量加热并使环路热管毛细泵内的工质蒸发，经过蒸汽管路至冷凝换热器冷凝，冷凝后的液体通过液体管路回到平板蒸发器内吸收小空间内点热源的热量再次蒸发，工质再次回到冷凝换热器冷凝，冷凝后回流至环路热管毛细泵完成一次冷却循环；在冷凝换热器及环路热管毛细泵之间串联一套或一套以上由平板蒸发器、蒸汽管路、冷凝换热器、液体管路组成的冷却回路，则可以进一步增大携带的热量。本实用新型能够实现小空间内的高效散热。
Description
技术领域
实用新型涉及一种散热系统，具体涉及一种适应于小空间内具有多点热源的高效散热系统，属于航空航天热控技术领域。
背景技术
随着电子技术的发展，电子器件集成化程度越来越高，其发热量越来越大，伴随着电子器件数量的增多从而导致安装空间越来越小，电子器件中众多点热源的散热问题成为制约其集成化及升级换代的技术瓶颈。
目前常用的散热方式包括风冷及单相水冷方式，风冷的缺陷在于占用有限的空间资源，同时，若在航空和航天领域则由于空气稀薄无法采用此冷却形式；泵驱单相流体回路方案受到机械泵的流量限制，无法解决大功率相控阵天线的散热需求，同时机械泵长期工作的可靠性与稳定性较差，且常常需要维修。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种适应于小空间、多点热源的高效散热系统，系统以循环蒸发冷凝的形式带走点热源的热量，由此实现小空间内的高效散热。
一种适应于小空间、多点热源的高效散热系统，该系统包括环路热管毛细泵、蒸汽管路、液体管路、冷凝换热器及平板蒸发器；
所述环路热管毛细泵利用主动加热器的热量加热并使环路热管毛细泵内的工质蒸发，经过蒸汽管路至冷凝换热器冷凝，冷凝后的液体通过液体管路回到平板蒸发器内吸收小空间内点热源的热量再次蒸发，工质再次回到冷凝换热器冷凝，冷凝后回流至环路热管毛细泵完成一次冷却循环；在冷凝换热器及环路热管毛细泵之间串联一套或一套以上由平板蒸发器、蒸汽管路、冷凝换热器、液体管路组成的冷却回路，则可以进一步增大携带的热量。
进一步地，可利用电子器件中无空间限制的点热源来加热环路热管毛细泵，节省主动加热器的功率。
有益效果：
1、本实用新型采用环路热管毛细泵为驱动源，与机械泵相比，无运动部件，可靠性高；环路热管毛细芯具有数万帕的驱动力，可以逆重力和过载运行，同时传输距离远。
2、本实用新型的整个系统为焊接的封闭系统，无需维护，相对于机械泵具有很高的可靠性与稳定性。
3、本实用新型采用的两相散热系统温度运行性好，使得蒸发器和冷凝换热器具有更高的换热效率。
4、本实用新型采用的环路热管传输管线为退火不锈钢软管，方便布局。
附图说明
图1、2为本实用新型实施例中散热系统在相控阵天线内整体布局结构示意图；
图3为本实用新型的散热循环回路示意图。
其中，1-环路热管毛细泵、2-冷凝换热器、3-第一平板蒸发器、4-第二平板蒸发器、5-第三平板蒸发器、6-第四平板蒸发器、7-第五平板蒸发器；8-辅助驱动加热器、9-电源模块、10-第一ka模块、11-第二ka模块、12-ku模块。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
如附图1和2所示，采用本实用新型对相控阵天线上的功放模块和电源模块即点热源进行散热；由于相控阵天线组件的体积较小，功率较大，多块热源同时工作，如无人机相控阵天线的功放模块和电源模块的总热耗目前已经达到了1000W。
本实用新型的散热系统包括环路热管毛细泵1、蒸汽管路、液体管路、冷凝换热器2、第一平板蒸发器3、第二平板蒸发器4、第三平板蒸发器5、第四平板蒸发器6、第五平板蒸发器7和辅助驱动加热器8；外围设备为相控阵天线的电源模块9、第一ka模块10、第二ka模块11和ku模块12；
其中，所述环路热管毛细泵1内包含环路热管蒸发器和环路热管储液器；所述冷凝换热器2上同一水平高度上的两个管路接口端为一组，其中一个为入口端，一个为出口端；
上述部件之间的连接关系为：所述环路热管蒸发器与相控阵天线的电源模块9贴合安装在一起，辅助驱动加热器8粘贴在环路热管毛细泵1内的环路热管蒸发器上提供额外的驱动热量；所述第一ka模块10的两个侧面上分别贴合安装第一平板蒸发器3和第二平板蒸发器4，所述第二ka模块11的两个侧面分别贴合安装第三平板蒸发器5和第四平板蒸发器6，所述ku模块12的侧面贴合安装第五平板蒸发器7；
环路热管蒸发器通过蒸汽管路与冷凝换热器2的第一入口端连接，冷凝换热器的第一出口端通过液体管路与所述第一平板蒸发器3的入口端连接，第一平板蒸发器3的出口端通过蒸汽管路与冷凝换热器2的第二入口端连接，冷凝换热器2的第二出口端通过液体管路与第二平板蒸发器4的入口端连接，第二平板蒸发器4的出口端通过蒸汽管路与冷凝换热器2的第三入口端连接，冷凝换热器2的第三出口端通过液体管路与第三平板蒸发器5的入口端连接，第三平板蒸发器5的出口端通过蒸汽管路与冷凝换热器2的第四入口端连接，冷凝换热器2的第四出口端通过液体管路与第四平板蒸发器6的入口端连接，第四平板蒸发器6的出口端通过蒸汽管路与第五平板蒸发器的入口端连接，第五平板蒸发器7的出口通过蒸汽管路与冷凝换热器2的第五路入口连接，最后冷凝换热器2的第五路出口通过液体管路与环路热管储液器连接。
如附图3所示，本实用新型的热控系统具有两种工作模式：
1：Ku模块工作
环路热管毛细泵1内液体工质吸收电源模块9热量以及辅助驱动加热器8蒸发后，在冷凝换热器2冷凝成液体，由于此时第一ka模块10和第二ka模块11均不工作，工质液体顺序流回至第一平板蒸发器3、第二平板蒸发器4、第三平板蒸发器5、第四平板蒸发器6，然后流过第五平板蒸发器7吸收Ku模块热量12，工质受热蒸发，在冷凝换热器2内冷凝成液体，最后回到环路热管毛细泵1内，形成一个稳定封闭的两相循环散热系统。
2：Ka模块工作
环路热管毛细泵1内液体工质吸收电源模块9热量以及辅助驱动加热器8蒸发后，在冷凝换热器2冷凝成液体，由于Ku模块12不工作，液体流经第一平板蒸发器3吸收第一Ka模块10热量蒸发，再次回到冷凝换热器2冷凝，而后流至第二平板蒸发器4吸收第一Ka模块10剩余的热量再次蒸发，回到冷凝换热器2冷凝，到第三平板蒸发器5收第二Ka模块11热量再次蒸发器后回到冷凝换热器2冷凝，经第四平板蒸发器6收第二Ka模块11剩余的热量蒸发，再回到冷凝换热器2冷凝，最后回到环路热管毛细泵1内，形成一套稳定封闭的两相散热系统。
环路热管散热装置完成后，经历了以下工况下的试验：
●工况1：地面室温工作工况；
●工况2：地面-55℃工作工况；
●工况3：低温储存工况；
●工况4：高温储存工况；
●工况5：地面70℃工作工况；
●工况6：温度冲击工况；
●工况7：18000m(气压75Pa)，-55℃工作工况；
●工况8：21350m(气压44.6Pa)，-55℃工作工况；
●工况9：15250m(气压116Pa)，36℃工作工况；
●工况10：21350m(气压44.6Pa)，10℃工作工况；
●工况11：3个方向加速度试验；
●工况12：3个方向力学试验。
从试验结果看，环路热管散热装置在工况1～工况10的热性能试验中，运行稳定。在3个方向的加速度试验中运行稳定。同时，在3个方向的力学试验后，产品外观、漏率和热性能指标均满足要求。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种适应于小空间、多点热源的高效散热系统，其特征在于，包括环路热管毛细泵(1)、蒸汽管路、液体管路、冷凝换热器(2)、第一平板蒸发器(3)、第二平板蒸发器(4)、第三平板蒸发器(5)、第四平板蒸发器(6)、第五平板蒸发器(7)和辅助驱动加热器(8)；外围设备为相控阵天线的电源模块(9)、第一ka模块(10)、第二ka模块(11)和ku模块(12)；
其中，所述环路热管毛细泵(1)内包含环路热管蒸发器和环路热管储液器；所述冷凝换热器(2)上同一水平高度上的两个管路接口端为一组，其中一个为入口端，一个为出口端；
上述部件之间的连接关系为：所述环路热管蒸发器与相控阵天线的电源模块(9)贴合安装在一起，辅助驱动加热器(8)粘贴在环路热管毛细泵(1)内的环路热管蒸发器上提供额外的驱动热量；所述第一ka模块(10)的两个侧面上分别贴合安装第一平板蒸发器(3)和第二平板蒸发器(4)，所述第二ka模块(11)的两个侧面分别贴合安装第三平板蒸发器(5)和第四平板蒸发器(6)，所述ku模块(12)的侧面贴合安装第五平板蒸发器(7)；
环路热管蒸发器通过蒸汽管路与冷凝换热器(2)的第一入口端连接，冷凝换热器的第一出口端通过液体管路与所述第一平板蒸发器(3)的入口端连接，第一平板蒸发器(3)的出口端通过蒸汽管路与冷凝换热器(2)的第二入口端连接，冷凝换热器(2)的第二出口端通过液体管路与第二平板蒸发器(4)的入口端连接，第二平板蒸发器(4)的出口端通过蒸汽管路与冷凝换热器(2)的第三入口端连接，冷凝换热器(2)的第三出口端通过液体管路与第三平板蒸发器(5)的入口端连接，第三平板蒸发器(5)的出口端通过蒸汽管路与冷凝换热器(2)的第四入口端连接，冷凝换热器(2)的第四出口端通过液体管路与第四平板蒸发器(6)的入口端连接，第四平板蒸发器(6)的出口端通过蒸汽管路与第五平板蒸发器的入口端连接，第五平板蒸发器(7)的出口通过蒸汽管路与冷凝换热器(2)的第五路入口连接，最后冷凝换热器(2)的第五路出口通过液体管路与环路热管储液器连接。
2.如权利要求1所述的适应于小空间、多点热源的高效散热系统，其特征在于，利用电子器件中无空间限制的点热源来加热环路热管毛细泵。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201520616702.2U CN205209305U (zh) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | 一种适应于小空间、多点热源的高效散热系统 |
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| CN205209305U true CN205209305U (zh) | 2016-05-04 |
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| CN201520616702.2U Expired - Lifetime CN205209305U (zh) | 2015-08-14 | 2015-08-14 | 一种适应于小空间、多点热源的高效散热系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018191834A1 (zh) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 北京空间飞行器总体设计部 | 基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统 |
| CN115435621A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-12-06 | 北京空间机电研究所 | 一种基于环路热管的多点热源模块化散热装置及方法 |
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2015
- 2015-08-14 CN CN201520616702.2U patent/CN205209305U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018191834A1 (zh) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 北京空间飞行器总体设计部 | 基于平板环路热管的笔记本电脑散热系统 |
| CN115435621A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-12-06 | 北京空间机电研究所 | 一种基于环路热管的多点热源模块化散热装置及方法 |
| CN115435621B (zh) * | 2022-08-04 | 2025-08-01 | 北京空间机电研究所 | 一种基于环路热管的多点热源模块化散热装置及方法 |
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