一种舰用集中式液态金属高效散热系统的制作方法

1.本发明涉及舰船设备领域，具体涉及一种舰用集中式液态金属高效散热系统。


背景技术：

2.舰船通常设有大量需要散热的设备，例如大量的控制台盘、控制柜、变频柜等设备，舰用设备要求体积不断缩小、性能不断提高，元器件能耗和发热功率越来越大，热量不能及时导出会直接影响设备工作性能和稳定性。目前舰艇设备最常用散热方式是风扇风冷散热，存在噪声大、散热效率逐渐不能满足设备发热功率增大的需求。目前，舰艇开始采用水冷散热方式提高散热效率，但也存在冷却水供应保障、水冷散热系统管道部件多且复杂、存在漏水或管道外壁出现凝水损坏电气设备等问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是增加冷却系统的散热效率，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种舰用集中式液态金属高效散热系统。
4.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
5.一种舰用集中式液态金属高效散热系统，包括由介质存储罐、散热单元、冷却单元以及动力单元通过管道串联连接形成的回路，所述回路上设有若干个用于开启或阻断液态金属传输流动的电动隔离阀，其特征在于：所述介质存储罐内盛有具有低熔点、高沸点的液态金属，作为系统内散热介质，且介质存储罐底部设有用于加热液态金属的电加热装置，在回路上设有若干个用于检测温度的温度传感器。
6.按上述技术方案，所述液态金属采用镓、镓铟合金、镓铟锡合金或者钠钾合金。
7.按上述技术方案，所述散热单元由若干个散热支路并联连接组成，散热支路包括用于调节管道内液态金属流量的电动调节阀和散热器，所述电动调节阀位于散热单元支路的起始段。
8.按上述技术方案，所述液压冷却单元包括用于冷却液态金属的冷却器、用于输送冷却水的冷却水泵以及冷却水输送管，所述冷却器内设有两路通道，其中一路通道通过冷却输水管与冷却器相连，另一路通道分别与散热支路和动力单元相连。
9.按上述技术方案，所述动力单元包括设于介质存储罐输出端的第一电磁泵以及设于介质存储罐输入端的第二和第三电磁泵，第二和第三电磁泵相互并联布设，在第一、第二和第三电磁泵的前端分别设有第一、第二和第三电动隔离阀。
10.按上述技术方案，所述介质存储罐的底部设有液态金属输出端，介质存储罐的顶部设有液态金属输入端，输入端设有第四电动隔离阀。
11.按上述技术方案，在介质存储罐的输入端设有用于防止液态金属回流的直通止回阀。
12.按上述技术方案，在介质存储罐的输出端和输入端之间设有备用支路，备用支路一端与第一电动隔离阀和第一电磁阀之间的管路相连，另一端与动力单元和第四电动隔离
阀之间的管路相连；在备用支路上设有第五电动隔离阀。
13.按上述技术方案，在回路的管路及部件设置电伴热设施。
14.本发明具有以下有益效果：
15.1、采用镓、镓铟合金、镓铟锡合金或者钠钾合金等液态金属作为流动散热流体，利用液态金属流动性、高导热性高效导出舰用设备的热量，相对传统散热器可实现更加高效的热量输运及极限散热能力，且液态金属不易蒸发、不易泄漏、安全无毒，易于回收利用，可保证散热系统高效、长期稳定运行。
16.2、利用液态金属高效热量输运及极限散热能力的特点，通过一个系统对多个设备进行散热作业，采用集中供应液态金属、分支进行散热、集中进行冷却的方式，散热系统原理简单，系统管道及设备组成简单、可靠性高。
17.3、在系统中设置电加热装置、电动调节阀、冷却器以及电伴热设施，利用温度传感器实时监控系统各处的温度，并通过上述部件实现液态金属散热量、温度等的调节控制，防止环境温度过低时造成液态金属流动性降低或凝固；防止液态金属温度过低，造成散散热器及其附近管道外壁凝水损坏电气设备；防止液态金属温度过高，造成散热效率降低。
18.4、通过介质存储罐设置在高位，并在系统中设置多个电磁泵，充分发挥液态金属自身密度高、良好流动性好、导电性好特性，利用液态金属重力流动、电磁驱动力驱动液态金属在管道中流动，功耗低、噪声低效率高、可靠性高。
附图说明
19.图1是本发明提供实施例的液压流程图；
20.图中，1、介质存储罐；2-1、第一电动隔离阀；2-2、第二电动隔离阀；2-3、第三电动隔离阀；2-4、第四电动隔离阀；2-5、第五电动隔离阀；3、直通止回阀；4-1、第一电磁泵； 4-2、第二电磁泵；4-3、第三电磁泵；5、冷却器；6、冷却水泵；7-1/7-2/
…
/7-n、电动隔离阀；8-1/8-2/
…
/8-n、散热器；9、管道；10、温度传感器；11、电加热装置；12、冷却水输送管。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
22.参照图1所示，本发明提供的一种舰用集中式液态金属高效散热系统，包括由介质存储罐1、散热单元、冷却单元以及动力单元通过管道9串联连接形成的回路，回路上设有若干个用于开启或阻断液态金属传输流动的电动隔离阀7。介质存储罐内盛有具有低熔点、高沸点的液态金属，作为系统内散热介质，且介质存储罐底部设有用于加热液态金属的电加热装置11(如果液态金属温度过低会造成散热器及其附近管道的液态金属出现凝固，此时启动介质存储罐内部的电加热器，加热液态金属至其熔点以上，如20℃-25℃左右)，在回路上设有若干个用于检测温度的温度传感器10。本发明采用熔点低、无毒且沸点高的液态金属充当冷却介质，利用该类金属高导热性能、良好流动性、沸点高、无毒安全性以及电磁驱动的特点，充当冷却介质对舰用发热件进行集中冷却，形成高效、安全、可靠、噪声低的舰用设备散热方案。
23.在一些实施例中，液态金属采用镓、镓铟合金、镓铟锡合金或者钠钾合金，本实施例中采用镓铟合金。
24.在上述的一些实施例中，散热单元由若干个散热支路并联连接组成，散热支路包括用于调节管道内液态金属流量的电动调节阀7-1/7-2/
…
/7-n和散热器8-1/8-2/
…
/8-n，电动调节阀位于散热单元支路的起始段。各个散热器置于相应的设备中，液态金属经过各个支路的电动调节阀进入相应支路的散热器中；设备内部的热量通过散热器传导至液态金属。各个支路的电动调节阀具备开度调节功能，可以根据设备温度大小调节流经散热器的液态金属流量，从而控制设备被带走热量。
25.在上述的一些实施例中，液压冷却单元包括用于冷却液态金属的冷却器5、用于输送冷却水的冷却水泵6以及冷却水输送管12，冷却器内设有两路通道，其中一路通道通过冷却输水管与冷却器相连，另一路通道分别与散热支路和动力单元相连。各个散热支路的液态金属汇聚到主管路，进入冷却器中进行集中冷却。冷却水泵输送冷却水对冷却器内的液态金属进行冷却。冷却水泵具备速度调节功能，根据冷却器的液态金属进出温度控制冷却水泵转速，调节液态金属热量导出的多少。当冷却系统液态金属整体温度过低时，减少液态金属热量的导出，当冷却系统液态金属整体温度高时，加大热量导出。保证系统流动性，防止系统内部出现液态金属凝固。
26.在上述的一些实施例中，动力单元包括设于介质存储罐输出端的第一电磁泵4-1以及设于介质存储罐输入端的第二电磁泵4-2和第三电磁泵4-3，第二和第三电磁泵相互并联布设，在第一、第二和第三电磁泵的前端分别设有第一电动隔离阀2-1、第二电动隔离阀2-2和第三电动隔离阀2-3。介质存储罐的底部设有液态金属输出端，介质存储罐的顶部设有液态金属输入端，输入端设有第四电动隔离阀2-4。打开第一电动隔离阀，高位介质存储罐内的液态金属利用自身重力驱动，流经第一电动隔离阀、和第一电磁泵，进入各设备的散热支路。第一电磁泵作为一种备用驱动力手段，正常运行时不启动；当系统需要更高的散热效率、或者液态金属流动性不足时，启动第一电磁泵。冷却器输出的液态金属通过第二电动隔离阀和第二电磁泵，或者第三电动隔离阀和第三电磁泵，将液态金属往上输送至介质存储罐。上述包含第二电磁泵和第三电磁泵的支路为互相备用的两个支路，当一个支路出现故障时，关闭该支路的电动隔离阀，启用另一个支路，提高系统可靠性。
27.在上述的一些实施例中，在介质存储罐的输入端设有用于防止液态金属回流的直通止回阀3，防止液态金属因重力回流。在回路的管路及部件设置电伴热设施，防止在环境温度过低时，导致液态金属凝固，从而使得液态金属流动性降低；也能防止液态金属温度过低，造成散热器及其附近管道外壁凝水的情况。
28.在上述的一些实施例中，在介质存储罐的输出端和输入端之间设有备用支路，备用支路的一端与第一电动隔离阀和第一电磁阀之间的管路相连，另一端与动力单元和第四电动隔离阀之间的管路相连；在备用支路上设有第五电动隔离阀2-5。当介质存储罐出现问题导致不能使用时，开启第五电动隔离阀，关闭第一电动隔离阀、第四电动隔离阀，进过冷却的液态金属直接进入各散热支路进行散热循环。
29.以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。