[发明专利]一种适用于多种冷却介质的闭式喷雾冷却实验系统

说明书

一种适用于多种冷却介质的闭式喷雾冷却实验系统，属于高效换热领域。本发明的目的是解决喷雾冷却技术研究领域缺乏操作简单和多参数可调的实验台的问题。主要包括：气液分离器(1)、压缩机(2)、制冷剂储液罐(3)、第一截止阀(4)、预冷器(5)、制冷剂冷凝器(6)、干燥过滤器(7)、旁通调节阀(8)、第一流量调节阀(9)、第二截止阀(10)、流量计(11)、喷雾腔(12)、辅助电加热器(13)、第三截止阀(14)、第二流量调节阀(15)、过滤器(16)、泵(17)、非制冷剂储液罐(18)、第四截止阀(19)、非制冷剂冷凝器(20)。本发明具有可进行以多种液体和多种制冷剂作为介质的喷雾冷却实验，冷却介质可循环使用，可调节参数多，使用方便等多个优点。

技术领域

本发明涉及一种适用于多种冷却介质的闭式喷雾冷却实验系统，属于高效换热领域。

背景技术

激光武器作为下一代战机的标配。此类武器在发射后几秒内将产生兆瓦级的热量，导致其表面产生极大的热载荷和极高的热流密度，其热流密度可达数百甚至数千W/cm²。高热流密度会损毁激光介质，激光武器的发热问题成为制约进一步提高其输出功率的瓶颈，如何及时转移因发射后能量耗散形成的高热流是研制机载大功率定向能武器必须攻克的关键技术。

喷雾冷却是将冷却介质通过雾化分解为无数的离散型小液滴，喷淋到加热表面上通过单相换热和两相换热带走热量的一种新型冷却方式，其优点在于：较小的表面温差；没有沸腾滞后性；良好的换热性能；可实现均匀的冷却壁面温度；工质需求量小。喷雾冷却技术在激光武器冷却领域具有很强的应用前景。

喷雾冷却是多种传热机制的耦合和叠加，属于复杂的多相流问题，从理论角度研究十分困难，喷雾冷却系统的性能特点及适用性等特征必须通过实验方可获得，因此一个可模拟表面热源、适用于多种冷却介质、多参数可调节的实验台在喷雾冷却研究中十分重要。

近年来喷雾冷却性能的相关研究取得了很大的进展，针对喷雾冷却系统实际应用也有相关的技术涌现，如专利ZL201110256242.3提出的用于高热流热源冷却的喷雾冷却装置、专利ZL201110446869.5提出的一种基于微重力环境的喷雾冷却回路装置、专利ZL201410350139.9提出的一种独立式两相流喷雾冷却系统及其喷雾冷却方法等。上述技术虽然提出了各个领域的喷雾冷却应用方案，但由方案设计到实际应用必须经过大量的实验论证，而在实验论证所需的实验平台方面，国内仍存在空白。搭建一个可靠实用的实验平台是喷雾冷却系统大规模应用必需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种调节方便，参数可靠的适用于多种冷却介质的闭式喷雾冷却实验系统，为喷雾冷却的实验研究提供基础。

该系统主要由气液分离器(1)、压缩机(2)、制冷剂储液罐(3)、第一截止阀(4)、预冷器(5)、制冷剂冷凝器(6)、干燥过滤器(7)、旁通调节阀(8)、第一流量调节阀(9)、第二截止阀(10)、流量计(11)、喷雾腔(12)、辅助电加热器(13)、第三截止阀(14)、第二流量调节阀(15)、过滤器(16)、泵(17)、非制冷剂储液罐(18)、第四截止阀(19)、非制冷剂冷凝器(20)组成。

该系统根据使用冷却介质的不同可分为使用制冷剂类介质的实验系统和使用非制冷剂类的实验系统两部分。使用制冷剂的实验系统制冷剂可选用但不仅限于R22、R134a、R404、R600、R744和液氨等；使用非制冷剂的实验系统可选用但不仅限于水、盐类溶液、醇类溶液等。