[发明专利]浸泡式液冷回路循环散热方法

说明书

本发明提供了一种浸泡式液冷回路循环散热方法，该方法包括：将线圈放置在线圈冷却组件的线圈冷却腔体内，在线圈冷却腔体中注入第一冷却介质以使线圈浸泡在第一冷却介质中；将线圈冷却组件通过第一动力单元与热交换器连接，将线圈冷却组件和冷却装置分别与热交换器连接；实时监测线圈的工作温度，超过设定温度阈值范围时，将吸热后的第一冷却介质送至热交换器并将冷却后的第一冷却介质送回线圈冷却组件，热交换器将第一冷却介质携带的热量转移至第二冷却介质，冷却装置对第二冷却介质进行冷却，重复上述过程，直至温度处于设定温度阈值范围内。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中对线圈进行散热的流程复杂、成本高且散热效率低的技术问题。

技术领域

本发明涉及磁悬浮交通运输技术领域，尤其涉及一种浸泡式液冷回路循环散热方法。

背景技术

目前真空管道磁悬浮交通运输系统处于探索阶段，其管道散热技术尚无现成经验可参考。目前国内外商业运营(含试运营)的高速磁悬浮线路主要有上海机场线和日本山梨线，其运行环境为大气环境，散热手段种类多，操控性更强，其地面线圈散热主要采用喷淋+风冷的方式。散热方式的选择取决于多重因素，如设备总发热量、设备允许热量、工作环境、设备的安装方式与布局等。按散热能力的不同，主要的冷却方式有空气冷却和液体冷却，具体如图3所示。

空气冷却分为自然冷却和强制冷却。自然冷却是指不使用任何外部辅助能量的情况下，利用设备的热传导、对流和辐射等传热方式，实现发热设备向周围环境散热进而达到冷却的目的。一般对温度控制要求不高、设备发热的热流密度不大的低功耗器件和部件，以及密封或密集组装的器件，不宜(或不需要)采取其他冷却方式的情况下，都采用此种方式。强制冷却是使用风扇等器件使发热设备周边的空气形成强迫对流，从而将设备散发的热量带走。如果设备之间的空间适合空气流动或适于安装局部散热器，可尽量使用这种方法。

直接液体冷却是指让冷却液直接与发热设备紧密接触，电气设备将耗散的热量直接传递给冷却液，再由冷却液传给壳体或者换热器中，最后由壳体或换热器将热量散发出去。典型的冷却形式有射流冲击式、喷淋式。射流冲击冷却是指利用流体法向冲击设备表面，形成很薄的速度层和边界层，由于单个喷嘴喷射冲击冷却会在换热表面上产生较大的温度梯度，为降低梯度采用整列多喷嘴射流冲击冷却时，会导致整个冷却系统结构复杂化。喷雾冷却是通过喷嘴把液体雾化成一滴滴的液滴，然后喷射撞击换热表面的一种冷却方式。喷嘴雾化后的液滴在热源表面形成一层薄液膜，液滴对液膜产生一定的扰动使得液膜内产生汽化核心，依靠液膜的对流蒸发和液膜内气泡的相变过程带走热源表面的热量。其优点是可增加空间温度均匀性，在很少的冷却剂需求下，可实现更高的换热效率，缺点是喷嘴易阻塞、腐蚀等。

间接液体冷却方式，冷却液并不与设备直接接触，而是将电气设备装在一个由液体冷却的冷板上。热量通过热传导、对流或辐射由设备传至冷板，再由冷板传给冷却液，由冷却液把热量带走。典型的冷却形式为泵驱动液体循环、热管。泵驱动液体循环是指在热源表面安装冷却液流动管路或换热片，冷板内冷却液流经热源表面吸收热源释放的热量，通过循环流动的形式实现热量的转移。热管是一种利用工作流体相变实现热量传递的传热设备。热管的蒸发段贴装于发热设备表面，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。其优点是需要空间小，不需要额外消耗动力，适用于高热流密度条件的散热。但是单套环路热管最大传热能力通常在1kW量级，若需满足大功率的散热需求，需并联多根热管，管路布置形式复杂，且其传热能力受传输距离限制，不适宜远距离设备散热。其次，常用的氨工质环路热管其理论控温水平在30℃至50℃，但由于蒸发器与发热表面接触热阻的存在，发热表面的温度通常高达70℃至80℃，影响实际控温水平。同时，环路热管成本较高，单套环路热管价格在几千至上万元不等，航天级别的环路热管价格在几万元左右，经济成本增加。因此热管方案可用于小规模、小功率电气设备散热。