[发明专利]一种多温段主控式的冷液机

说明书

本发明公开了一种多温段主控式的冷液机，包括有组合水箱、三通比例调节阀、主循环泵、热负载、辅助循环泵、旁通卸压阀、电动调节阀、混合管、制冷循环泵、换热器、压缩制冷机组、冷却液和若干温度传感器等组成，分别形成冷却液主循环、冷却液辅循环、冷却液制冷循环和压缩机制冷循环。经过热负载的高温冷却液通过四种循环组合和控制，实现三温段控制，即前段通过电动调节阀将高温冷却液和来自组合水箱A区的低温冷却液，在混合管内实现首段混合控制；中段通过组合水箱A区、B区、C区及旁通卸压阀来缓冲和调节；末段通过组合水箱A区和C区的冷却液再次比例混合输出，从而最终实现精确控温和快速响应。

技术领域

本发明涉及冷液机领域，具体是一种具有蓄冷功能的多温段主控式的冷液机。

背景技术

具有蓄冷功能的冷液机是近年来越来越受到关注，特别在高能激光、电磁脉冲和高精度电子设备等热管理系统中，通常会遇到间歇性工作或热负载波动情况下，仍然需要高精度控温和供液。这类冷液机，以往会采用大容量蓄冷水箱或大容量变载压缩机组来实现，而现在因受到空间、能耗等限制，不得不向小型化、节能化方向发展。

目前，具有蓄冷功能的高精度冷液机通常依据使用条件会采用不同浓度的乙二醇水溶液等作为冷却液，其比热容相对去离子水更小，从而使蓄冷能力进一步恶化。在蓄冷水箱变小，冷却液的蓄冷能力又变小的情况下，势必造成供液温度波动加大，即无法满足控温精度要求，如某些激光类冷却设备需要控温精度满足±1.5℃，有时甚至高达±0.1℃～±0.2℃。目前，常用的一种方法是采用冷水箱、热水箱+三通比例调节方式来实现，但是对于这些高精密设备，由于热负载的突然加载或减载，用一组三通比例调节往往受到自身灵敏度影响，也无法实现。例如，一个热负载为100kW，泵等产生附加热量为10kW，供液温度为25℃，供液流量为22m³/h(6.11L/s),冷却液为66％乙二醇水溶液，冷水箱(－5℃)容量800kg(蓄冷约71304kJ)，热水箱(25℃)容量为200kg。经热负载后，温升△t＝(100+10)×3600/(3.3038×1088×22)＝5.0℃。若此时热水箱温度升到30℃，需要从冷水箱获取冷量110kJ/s，相当于－5℃的冷却液1.12L/s，约占总供液流量的18.3％，此时三通比例调节阀(线性)需要在1s内完成，而目前快开型三通比例调节阀也通常需要12s左右，响应几乎慢了2倍以上。很容易使供液温度超出±2.0℃。所以需要一种多温段、逐步缓冲和递进的方式，来实现供液温度的快速响应和控温精度要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种结构紧凑，具有高效、可控、快速响应的多温段主控式的冷液机，综合利用前段、中段和末段控制策略和设计容量，能实现高精度控温需求。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种多温段主控式的冷液机，其特征在于：包括组合水箱、热负载、三通比例调节阀、主循环泵、换热器、制冷循环泵、压缩制冷机组，所述组合水箱内被隔分为A、B、C三个区，且A、B、C三个区依次顺序连通，所述热负载的冷却液出口端通过管路与组合水箱中C区连通，组合水箱中A区、C区还分别通过管路与三通比例调节阀的两个阀口一一对应连通，三通比例调节阀的第三个阀口通过管路与主循环泵的进口端连通，主循环泵的出口端通过管路与热负载的冷却液进口端连通，由此构成冷却液主循环；

所述组合水箱的A区还通过管路与一个辅助循环泵的进口端连通，辅助循环泵的出口端分别通过管路与组合水箱的B区、C区连通，由此以及组合水箱内部的连通构成冷却液辅循环；

所述制冷循环泵的进口端通过管路与组合水箱的A区连通，制冷循环泵的出口端通过管路与换热器的冷却液进口端连通，换热器的冷却液出口端通过管路与组合水箱的A区连通，由此构成冷却液制冷循环；

所述压缩制冷机组的进口端通过管路与换热器的制冷剂出口端连通，压缩制冷机组的出口端通过管路与换热器的制冷剂进口端连通，由此构成压缩机制冷循环。