一种磁流体循环冷却系统的制作方法

本发明属于热源冷却系统，特别涉及一种磁流体循环冷却系统。

背景技术：

1、目前常见的环路热管是一种由蒸发器、冷凝器、储液器、蒸汽管路和液相管路构成的闭合环形热管。驱动环路热管内工质流动的动力分为重力环路热管(或热虹吸环路热管)或毛细泵环路热管，无需外部再提供额外动力。重力环路热管需要冷凝器和蒸发器设计一定的高度差，毛细泵环路热管需要设计合理的毛细结构。环路热管内部抽成负压状态，充入适当沸点较低的工质，在蒸发器处蒸发汽化，流向冷凝器。工质在冷凝器中冷凝，然后在毛细力的推动下或者重力作用下循环至蒸发器中，持续对热源进行冷却。环路热管系统中液体经过光滑内壁管线回流，流动压力显著降低，传热距离远，解决了传统热管受到方位和长度限制的问题，同时蒸汽和液体分别在各自的管线内传输，杜绝了携带现象的发生，因此环路热管广泛应用在宇航、军工等行业。

2、但是传统环路热管存在以下缺点：1、传统环路热管容易出现无法正常启动的问题。主要有两个方面，一是容易出现启动时蒸发温度过高，超过了设备允许的温度范围；另一方面，某些启动方式会导致稳定工作时工作温度偏高，即维持高过热度的核态沸腾。而上述温度偏高的工作状态会加大漏热的可能性，进一步导致散热失效。2、不稳定性问题。由于环路热管内为两相循环冷却，容易造成系统运行过程中不稳定性。具体表现有：温度迟滞、温度波动和液相工质倒流现象。3、毛细结构的缺点。毛细结构阻力较大，启动缓慢；毛细结构加工困难，一致性较差；毛细结构内液体流速小，散热能力有限；毛细结构较重。4、重力环路热管运行过程中需要维持冷凝器处于蒸发器上方位置，在航空、航天相关设备等领域应用受限。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种磁流体循环冷却系统。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种磁流体循环冷却系统，包括：热源冷却器、连接管路以及散热器，连接管路包括第一管路和第二管路；热源冷却器的出口通过第一管路连接于散热器的入口，散热器的出口通过第二管路连接于热源冷却器的入口，从而构成封闭的内循环回路，内循环回路中设有磁流体，磁流体在经过热源冷却器时吸收热源发出的热量并在散热器处实现降温；热源冷却器的表面设有磁力驱动层，磁力驱动层用于提供外部磁场以使磁流体具有在内循环回路中流动的磁场驱动力；还包括：通电线圈，所述通电线圈包括直流电源和与直流电源电性连接的线圈，线圈绕设在连接管路外，通电线圈用于为磁流体提供从热源冷却器的出口到散热器的入口方向的磁场驱动力；通电线圈提供的磁场驱动力和磁力驱动层提供的磁场驱动力均利于磁流体在内循环回路中的循环流动。

3、进一步的，磁力驱动层为烧结在热源冷却器表面的一层永磁铁。

4、进一步的，所述磁流体采用温敏性磁流体。

5、进一步的，温敏型磁流体由纳米级温敏型磁性颗粒、基液以及分散剂构成；其中纳米级温敏性磁性颗粒为锰锌铁氧体纳米颗粒。

6、进一步的，通电线圈靠近热源冷却器设置，线圈绕设在热源冷却器出口处的第一管路上。

7、进一步的，散热器采用微、小通道冷板结构。

8、进一步的，散热器向环境或热沉散热的方式包括自然散热、风冷散热以及外贴液冷板散热。

9、本发明通过系统内部温差和设置的外部磁场共同驱动磁流体循环，对热源进行冷却，并在散热器处向环境散热，根据温敏型磁流体的热磁效应可以减少外部提供的动力，在对热源散热的同时起到节能作用。由于磁流体不发生相变，减少了漏冷现象对系统运行稳定性产生的副作用，并且不受重力的影响；利用纳米尺度的磁性纳米流体高导热性能提高循环系统冷却能力。本发明取消了现有技术中采用的毛细结构，减小了冷却介质的流动阻力，提高了传统环路热管的冷却效率。此外，本发明通过设置的通电线圈和动态电压，可以在系统启动过程中提供额外的磁场驱动，实现系统平稳启动，当热源处热流密度较大时，可以通过线圈提供的额外磁场加大系统的循环流量，从而提高整个磁流体循环系统的散热能力。

10、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

技术特征：

1.一种磁流体循环冷却系统，其特征在于包括：热源冷却器、连接管路以及散热器，连接管路包括第一管路和第二管路；热源冷却器的出口通过第一管路连接于散热器的入口，散热器的出口通过第二管路连接于热源冷却器的入口，从而构成封闭的内循环回路，内循环回路中设有磁流体，磁流体在经过热源冷却器时吸收热源发出的热量并在散热器处实现降温；热源冷却器的表面设有磁力驱动层，磁力驱动层用于提供外部磁场以使磁流体具有在内循环回路中流动的磁场驱动力；

2.根据权利要求1所述的一种磁流体循环冷却系统，其特征在于：磁力驱动层为烧结在热源冷却器表面的一层永磁铁。

3.根据权利要求1所述的一种磁流体循环冷却系统，其特征在于：所述磁流体采用温敏性磁流体。

4.根据权利要求3所述的一种磁流体循环冷却系统，其特征在于：温敏型磁流体由纳米级温敏型磁性颗粒、基液以及分散剂构成；其中纳米级温敏性磁性颗粒为锰锌铁氧体纳米颗粒。

5.根据权利要求1所述的一种磁流体循环冷却系统，其特征在于：通电线圈靠近热源冷却器设置，线圈绕设在热源冷却器出口处的第一管路上。

6.根据权利要求1所述的一种磁流体循环冷却系统，其特征在于：散热器采用微、小通道冷板结构。

7.根据权利要求6所述的一种磁流体循环冷却系统，其特征在于：散热器向环境或热沉散热的方式包括自然散热、风冷散热以及外贴液冷板散热。

技术总结
本发明涉及一种磁流体循环冷却系统，包括：热源冷却器、连接管路以及散热器，连接管路包括第一管路和第二管路；热源冷却器的出口通过第一管路连接于散热器的入口，散热器的出口通过第二管路连接于热源冷却器的入口，从而构成封闭的内循环回路，内循环回路中设有磁流体；热源冷却器的表面设有磁力驱动层，磁力驱动层用于提供外部磁场以使磁流体具有在内循环回路中流动的磁场驱动力；还包括通电线圈，通电线圈包括直流电源和线圈，线圈绕设在连接管路外，通电线圈用于为磁流体提供从热源冷却器的出口到散热器的入口方向的磁场驱动力。本发明通过系统内部温差和外部磁场共同驱动磁流体循环，对热源进行冷却，在对热源散热的同时起到节能作用。

技术研发人员：汤振,冯亚利,薛玉卿
受保护的技术使用者：中航光电科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12