本发明专利技术公开了一种具有平面式毛细芯蒸发器和冷凝器的ＣＰＬ系统，该ＣＰＬ系统结构是，蒸发器的蒸汽出口与冷凝器的蒸汽入口相连接，储液器与冷凝器的冷凝液出口相连接；所述蒸发器为平面式毛细芯蒸发器，冷凝器为平面式毛细芯冷凝器；储液器与冷凝器的排液口相连接；冷凝器的冷凝液出口通过过冷器与蒸发器的回流液体入口相连接。该系统启动迅速、运行稳定，构成简单、调节方便，自适应能力强，温控效果好，传热效率高，是笔记本电脑或台式计算机芯片以及其他高热流密度电子设备或器件冷却的理想装置，具有较高的开发价值，市场应用前景广泛。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有蒸发器和冷凝器的CPL系统。
技术介绍
CPL(Capillary Pumped Loop毛细泵抽吸两相流体回路)是一种依靠毛细抽力驱动工质循环的相变传热装置，其传热能力强、等温性好、控温精度高、能耗低、热分享性好，且没有运动部件，是电子器件冷却的理想装置。CPL系统主要依靠液体工质在蒸发器吸收热量以及冷凝器汽相工质释放热量来实现热量的转移。由图1所示，现有CPL系统的主要包括蒸发器、冷凝器、储液器以及汽、液管道。蒸发器和冷凝器均采用圆管式结构，蒸发器是系统吸收热量的主要部件，冷凝器是系统向外散热的主要部件。当热负荷作用到蒸发器表面时，在蒸发器毛细结构中的液体工质受热发生汽化相变，热量从热源移走；在冷凝器中汽相工质发生凝结相变，并向外界传热，蒸发器毛细芯产生的毛细抽吸力使冷凝器中的冷凝液体返回到蒸发器，完成系统循环，通过储液器来调节系统的工作温度以及循环工质的量。现有CPL系统的缺点是①CPL系统启动困难；②在运行过程中，由于冷凝器中汽液两相流的不稳定性，易使系统存在温度和压力波动，在低设点时CPL几乎不能运行，在变工况时，有时会出现蒸发器的烧竭，导致运行失败。因此，在对CPL进行系统设计时，改善系统的启动性能、降低系统的温度以及压力震荡、增强系统的鲁棒性以及可靠性，就成为了现今CPL系统设计的一个研究重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种具有平面式毛细芯蒸发器和冷凝器的CPL系统，该系统启动迅速、运行稳定，构成简单、调节方便，自适应能力强，温控效果好。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种具有平面式毛细芯蒸发器和冷凝器的CPL系统，蒸发器的蒸汽出口与冷凝器的蒸汽入口相连接，其特征在于所述蒸发器为平面式毛细芯蒸发器，冷凝器为平面式毛细芯冷凝器；储液器的液体进出口与冷凝器的排液口、冷凝液出口相连接，冷凝器的冷凝液出口通过过冷器与蒸发器的回流液体入口相连接。本专利技术相比现有技术具有以下优点(1)本专利技术独特的设计使CPL系统启动迅速、运行稳定、调节方便。当本专利技术稳定运行时，工质进出冷凝器为“一进一出”模式，若冷凝器流出的液体中携带有蒸汽，过冷器可以将其完全凝结为液体，经过冷器冷却后，回流到蒸发器的液体具有较大的过冷度，因而提高了系统的稳定性，改善了系统的运行性能。当负荷工况、蒸发温度或系统压力发生变化时，系统需要进行动态调节，工质进出冷凝器为“一进二出”或“二进一出”，即蒸汽由液体入口进入冷凝器，冷凝液由液体出口以及排液口流出；或蒸汽由液体入口进入冷凝器，冷凝液由液体出口流出，而由储液器流出的液体由排液口流入冷凝液，储液器吸纳由冷凝器排出的液体或供给冷凝器界面移动需要的液体，有利于冷凝器冷凝面积的调整，提高了系统的自调节能力。(2)本专利技术冷凝器设计为平面式毛细芯结构，提高了冷凝效率，不需要辅助的启动加热器、储液器的冷却器等部件。当蒸汽推开冷凝器槽道中的液面时，由冷凝器排液口流出的液体一部分进入储液器，另一部分进入蒸发器的液体入口，因参入系统循环的工质量大，使得该系统的性能提高。在冷凝器中加入毛细芯，采用一个具有多孔的物理界面，可以使冷凝器中的蒸汽冷凝时产生一个稳定的物理界面，从而抑制甚至消除系统的温度和压力波动。(3)本专利技术蒸发器设计为平面式毛细芯结构，这种蒸发器对被散热设备或器件的冷却方式灵活，抗干涸能力加强，使系统的可靠度增大。(4)平面式毛细芯蒸发器设计为另一种反向平面式毛细芯结构，由于采用反向式结构，增大了系统的驱动力，更加有利于系统工质的循环。在上盖的外表面设置散热片，增加了蒸发器的外表面积，使得蒸发器除了利用内部的液体工质汽化相变传热之外，还可以利用外表面向周围的环境散热，在相同的毛细结构下，相应地提高了系统的传热能力，而且系统的结构更紧凑，能在有限的空间提高系统的散热能力。(5)本专利技术蒸发器和冷凝器中的毛细芯可采用多层丝网压紧制成，因而制作简单，无需专用设备，降低了系统的研制费用。附图说明图1是现有CPL系统结构示意图。图2是本专利技术一种实施例的结构示意图。图3是图2中平面式毛细芯冷凝器一种实施例的结构示意图。图4是图3的A-A剖面图。图5是图3中底座的结构示意图。图6是图3中底座的俯视图。图7是图3中上盖的结构示意图。图8是图3中上盖的仰视图。图9是图2中平面式毛细芯蒸发器一种实施例的结构示意图。图10是图9的B-B剖面图。图11是图2中平面式毛细芯蒸发器另一种实施例的结构示意图。图12是图11的C-C剖面图。图13是本专利技术CPL样机的性能测试图。其横坐标为时间，第一纵坐标为温度，第二纵坐标为热负荷。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。由图2所示，蒸发器1为平面式毛细芯蒸发器，冷凝器2为平面式毛细芯冷凝器；蒸发器1的蒸汽出口b与冷凝器2的蒸汽入口c相连接，储液器3的液体进出口f与冷凝器2的排液口d、冷凝液出口e相连接，冷凝器2的冷凝液出口e通过过冷器4与蒸发器1的回流液体入口a相连接。当本专利技术稳定运行时，蒸发器1中产生的蒸汽通过蒸汽出口b经过蒸汽管道由蒸汽入口c进入冷凝器2，冷凝后由液体出口e经过冷器4、蒸发器1的回流液体入口a返回蒸发器1完成循环；当负荷工况、蒸发温度或系统压力发生变化，系统需要进行动态调节时，则采取对储液器3加热与控温的方式，通过储液器3的液体进出口f、冷凝器2的排液口d以及冷凝液出口e控制储液器3与系统之间的液体工质的交换，从而实现储液器3对冷凝器2冷凝液面以及系统循环工质质量的控制，使得系统稳定运行。过冷器4可采用圆管结构，由光管制成，其形状为盘管，管道的直径视具体情况而定。储液器3为容器结构，可用一个大直径的圆管通过焊接制成，也可通过棒状金属材料机加工而成，其容积大小视系统的工作要求而定。所述蒸发器1、冷凝器2、储液器3、过冷器4及汽液管道材料的选择均与所选用的工质的相容性有关，如工质选用甲醇，则部件的材料则可选用黄铜或者不锈钢。蒸发器1、冷凝器2中的毛细芯由多层丝网压制而成或者由粉末材料烧结而成，如可以采用导热系数比较大的铜丝网多层压制而成。由图3～图8所示，所述平面式毛细芯冷凝器2的结构为包括底座6、上盖9、毛细芯11，底座6与上盖9相固定、且密封；第一隔板7、第二隔板16将底座6分隔为集汽腔8、第一集液腔5、第二集液腔15，第一集液腔5由横向槽道和纵向槽道构成，且交叉布置，在第一集液腔5上开有冷凝液出口e，在集汽腔8上开有蒸汽入口c，在第二集液腔1 5上开有排液口d；在上盖9上开有蒸汽通道10、蒸汽冷凝槽道13、液体通道14，蒸汽冷凝槽道13由纵向槽道构成，蒸汽通道10连通集汽腔8和蒸汽冷凝槽道13，液体通道14连通蒸汽冷凝槽道13和第二集液腔15；毛细芯11置于蒸汽冷凝槽道13与第一集液腔5之间。从图3～图8可看出，第一集液腔5由一个横向槽道和七个纵向槽道构成，蒸汽冷凝槽道13由七个纵向槽道构成。所述第一集液腔5纵向槽道为多个，横向槽道也可为多个，横向槽道与纵向槽道可以互相垂直，也可以不垂直。蒸汽冷凝槽道13纵向槽道也为多个。槽道的剖面形状为矩形，也可为梯形等其它形状。为了提高冷凝器的散热效率，上盖9采用导热系数大的金属材料，可采用铜、铝等。上盖9和底座6之间的连接方式可采本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有平面式毛细芯蒸发器和冷凝器的ＣＰＬ系统，蒸发器的蒸汽出口与冷凝器的蒸汽入口相连接，其特征在于：所述蒸发器（１）为平面式毛细芯蒸发器，冷凝器（２）为平面式毛细芯冷凝器；储液器（３）的液体进出口（ｆ）与冷凝器（２）的排液 口（ｄ）、冷凝液出口（ｅ）相连接，冷凝器（２）的冷凝液出口（ｅ）通过过冷器（４）与蒸发器（１）的回流液体入口（ａ）相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，刘志春，杨金国，韩延民，杨昆，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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