CN105431011A - 一种液体冷却*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液体冷却***。所述液体冷却***包含气体流道、液体循环回路及控制装置。所述气体流道包含发动机、涡轮、热交换器及气体流通管路，来自发动机的压缩空气进入涡轮膨胀降温后经过热交换器的冷路管道从发动机的排气道排出；所述液体循环回路包含储液箱、液体泵、热交换器、待冷却设备及液体流通管路，涡轮通过驱动轴驱动液体泵，液体泵从储液箱抽取液体，液体经过热交换器的热路后，热量被冷路带走，从而实现对待冷却设备的冷却。本发明的有益效果：本发明液体冷却***利用发动机的压缩空气作为动力源，减少了飞机能源的转换次数，降低了***的损耗。

Description

一种液体冷却***
技术领域
本发明涉及设备冷却技术领域，具体涉及一种液体冷却***。
背景技术
目前国内外飞机设备冷却领域应用的主要技术有空气循环冷却技术和液体回路冷却技术。
空气循环冷却技术广泛应用于各种类型的飞机设备冷却***中，但是制冷性能系数低，地面停机时***工作可靠性差，加之又由于引入的是外界冲压空气，导致使用高度和速度受到一定的限制，不能满足高性能飞机设备热载荷大的情况。
液体回路冷却技术属于间接式冷却，中间冷却剂为液体。液体的导热系数和质量热容均比空气大得多。在同样的设备功率下，使用液体冷却剂可以减少通往设备的流量及管路尺寸，成为对集中热载荷和远距离热载荷进行冷却的一种非常有效的方法。
上述现有技术采用电力作为主驱动源，针对飞机而言经过了气动源到电动源的转化，能源相应的有一定的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种液体冷却***，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。
本发明的技术方案是：提供一种液体冷却***，包含气体流道、液体循环回路及控制装置，其中，所述气体流道包含发动机、压力调节活门、涡轮、热交换器及气体流通管路，来自发动机的压缩空气经过气体流通管路进入涡轮，涡轮的排气端通过气体流通管路与热交换器的冷路管道接通，热交换器上冷路管道的排气端通过气体流通管路与发动机的排气道连通，来自发动机的压缩空气进入涡轮膨胀降温后经过热交换器的冷路管道从发动机的排气道排出；所述液体循环回路包含储液箱、液体泵、单向阀、热交换器、待冷却设备、温度控制活门及液体流通管路；涡轮通过驱动轴驱动液体泵，液体泵从储液箱抽取液体，单向阀设置在液体泵的输出液体管路上，经液体泵输出后的液体经过单向阀分成两路，其中一路进入热交换器的热路管道，所述热路管道的排出端通过液体流通管路与待冷却设备连通，另一路经过温度控制活门后与热交换器的热路管道排出端的液体流通管路连通，液体经过待冷却设备后流回储液箱；所述控制装置用于调节温度控制活门的开度及压力调节活门的开度。
优选地，所述控制装置包含温度传感器、转速传感器及信号处理中心，所述温度传感器设置在待冷却设备的进液管道上，用于检测待冷却设备的进液温度；所述转速传感器设置在驱动轴上，用于检测驱动轴的转速；信号处理中心通过温度传感器的反馈信号控制温度控制活门的开度，信号处理中心通过转速传感器的反馈信号控制调节活门的开度。
优选地，所述温度控制活门用于调节进入待冷却设备的液体的温度，当温度传感器反馈的温度低于待冷却设备的需求温度时，温度控制活门的开度增大，降低液体进入热交换器的流量；当温度传感器反馈的温度高于待冷却设备的需求温度时，温度控制活门的开度减小，增大液体进入热交换器的流量。
优选地，所述液体循环回路还包含辅助温度调节活门，所述辅助温度调节活门设置在液体经过单向阀分流后进入热交换器的热路管道的液体流通管路上。
优选地，所述热交换器为螺旋板式热交换器，热交换器的冷路管道与热路管道内的介质流通方向相反。
优选地，所述温度传感器对温度的检测采用热电偶。
本发明的有益效果：本发明液体冷却***利用发动机的压缩空气作为动力源，压缩空气进入涡轮膨胀做功后，低温气体经过热交换器的冷路后从发动机排气道排出，涡轮驱动液体泵，液体泵使液体循环回路中的液体经过热交换器的热路，从而将待降温设备的热量带走，减少了飞机能源的转换次数，降低了***的损耗。
附图说明
图1是本发明的液体冷却***的示意图。
其中，1-压力调节活门，2-涡轮，3-液体泵，4-单向阀，5-热交换器，6-待冷却设备，7-储液箱，8-温度传感器，9-温度控制活门，10-驱动轴，11-转速传感器，12-发动机，13-信号处理中心。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，一种液体冷却***，包含气体流道、液体循环回路及控制装置，其中，气体流道包含发动机12、压力调节活门1、涡轮2、热交换器5及气体流通管路，来自发动机12的压缩空气经过气体流通管路进入涡轮2，涡轮2的排气端通过气体流通管路与热交换器5的冷路管道接通，热交换器5上冷路管道的排气端通过气体流通管路与发动机12的排气道连通，来自发动机12的压缩空气进入涡轮2膨胀做功后温度降低，降温后的气体经过热交换器5的冷路管道从发动机12的排气道排出。
液体循环回路包含储液箱7、液体泵3、单向阀4、热交换器5、待冷却设备6、温度控制活门9及液体流通管路；涡轮2通过驱动轴10驱动液体泵3，液体泵3从储液箱7抽取液体，单向阀4设置在液体泵3的输出液体管路上，经液体泵3输出后的液体经过单向阀4分成两路，其中一路进入热交换器5的热路管道，所述热路管道的排出端通过液体流通管路与待冷却设备6连通，另一路经过温度控制活门9后与热交换器5的热路管道排出端的液体流通管路连通，液体经过待冷却设备6后流回储液箱7。
控制装置用于调节温度控制活门9的开度及压力调节活门1的开度。
在本实施例中，控制装置包含温度传感器8、转速传感器11及信号处理中心13，温度传感器8设置在待冷却设备6的进液管道上，用于检测待冷却设备6的进液温度；转速传感器11设置在驱动轴10上，用于检测驱动轴10的转速；信号处理中心13通过温度传感器8的反馈信号控制温度控制活门9的开度，信号处理中心13通过转速传感器11的反馈信号控制调节活门1的开度，通过控制调节活门1的开度，可以控制对***气源的控制，从而控制涡轮2的做功能力，实现对整个***的控制。
在本实施例中，温度控制活门9用于调节进入待冷却设备6的液体的温度，当温度传感器8反馈的温度低于待冷却设备6的需求温度时，温度控制活门9的开度增大，降低液体进入热交换器5的流量，以提高进入待冷却设备6的液体的温度；当温度传感器8反馈的温度高于待冷却设备6的需求温度时，温度控制活门9的开度减小，增大液体进入热交换器5的流量，以降低进入待冷却设备6的液体的温度。
可以理解的是，液体循环回路还可以包含辅助温度调节活门，所述辅助温度调节活门设置在液体经过单向阀4分流后进入热交换器5的热路管道的液体流通管路上。
当温度传感器8反馈的温度低于待冷却设备6的需求温度时，温度控制活门9的开度增大，同时所述辅助温度调节活门的开度减小，降低液体进入热交换器5的流量，以提高进入待冷却设备6的液体的温度；当温度传感器8反馈的温度高于待冷却设备6的需求温度时，温度控制活门9的开度减小，同时所述辅助温度调节活门的开度增大，增大液体进入热交换器5的流量，以降低进入待冷却设备6的液体的温度。
在本实施例中，热交换器5为螺旋板式热交换器，热交换器的冷路管道与热路管道内的介质流通方向相反。其优点在于，热交换面积大，换热效率高。
在本实施例中，温度传感器8对温度的检测采用热电偶。
在本实施例中，温度传感器中的温度测量元件采用热电偶，其优点在于，热电偶测量温度范围较广，且抗冲击振动性好，更适合危险恶劣的环境。响应快，因为他们体积小，热容量低，热电偶对温度变化响应快，尤其在感应结合点裸露时，可在数百毫秒内对温度变化做出响应。由于热电偶不需要激励电源，因此不易自发热，使用比较安全。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种液体冷却***，其特征在于：包含气体流道、液体循环回路及控制装置，其中，
所述气体流道包含发动机(12)、压力调节活门(1)、涡轮(2)、热交换器(5)及气体流通管路，来自发动机(12)的压缩空气经过气体流通管路进入涡轮(2)，涡轮(2)的排气端通过气体流通管路与热交换器(5)的冷路管道接通，热交换器(5)上冷路管道的排气端通过气体流通管路与发动机(12)的排气道连通，来自发动机(12)的压缩空气进入涡轮(2)膨胀降温后经过热交换器(5)的冷路管道从发动机(12)的排气道排出；
所述液体循环回路包含储液箱(7)、液体泵(3)、单向阀(4)、热交换器(5)、待冷却设备(6)、温度控制活门(9)及液体流通管路；涡轮(2)通过驱动轴(10)驱动液体泵(3)，液体泵(3)从储液箱(7)抽取液体，单向阀(4)设置在液体泵(3)的输出液体管路上，经液体泵(3)输出后的液体经过单向阀(4)分成两路，其中一路进入热交换器(5)的热路管道，所述热路管道的排出端通过液体流通管路与待冷却设备(6)连通，另一路经过温度控制活门(9)后与热交换器(5)的热路管道排出端的液体流通管路连通，液体经过待冷却设备(6)后流回储液箱(7)；
所述控制装置用于调节温度控制活门(9)的开度及压力调节活门(1)的开度。
2.如权利要求1所述的液体冷却***，其特征在于：所述控制装置包含温度传感器(8)、转速传感器(11)及信号处理中心(13)，所述温度传感器(8)设置在待冷却设备(6)的进液管道上，用于检测待冷却设备(6)的进液温度；所述转速传感器(11)设置在驱动轴(10)上，用于检测驱动轴(10)的转速；信号处理中心(13)通过温度传感器(8)的反馈信号控制温度控制活门(9)的开度，信号处理中心(13)通过转速传感器(11)的反馈信号控制调节活门(1)的开度。
3.如权利要求1所述的液体冷却***，其特征在于：所述温度控制活门(9)用于调节进入待冷却设备(6)的液体的温度，当温度传感器(8)反馈的温度低于待冷却设备(6)的需求温度时，温度控制活门(9)的开度增大，降低液体进入热交换器(5)的流量；当温度传感器(8)反馈的温度高于待冷却设备(6)的需求温度时，温度控制活门(9)的开度减小，增大液体进入热交换器(5)的流量。
4.如权利要求3所述的液体冷却***，其特征在于：所述液体循环回路还包含辅助温度调节活门，所述辅助温度调节活门设置在液体经过单向阀(4)分流后进入热交换器(5)的热路管道的液体流通管路上。
5.如权利要求1所述的液体冷却***，其特征在于：所述热交换器(5)为螺旋板式热交换器，热交换器的冷路管道与热路管道内的介质流通方向相反。
6.如权利要求2所述的液体冷却***，其特征在于：所述温度传感器(8)对温度的检测采用热电偶。
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