【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于低溫燃料噴霧冷卻試驗，具體涉及一種低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統及試驗方法。
技術介紹
1、隨著電子元器件的不斷小型化和集成化，高熱流密度已成為電子器件的主要特征。當器件溫度超過正常工作范圍時，將嚴重影響系統的可靠性和性能。電子器件中的散熱問題已經成為阻礙其發展的重大挑戰。傳統的冷卻技術不足以達到較低的表面溫度和高熱流下設備的均勻散熱。噴霧冷卻是現在常用的相變冷卻方式。
2、工質的相變溫度決定了它在噴霧冷卻中的應用場景。與室溫工作條件相比，在110k下工作的激光武器的效率提高了40%。此外，激光武器內部的晶體隨著溫度的升高而膨脹，這改變了輸出光束的波長，從而降低了輸出功率。為了保持穩定的輸出，在室溫下激光武器工作過程中允許的溫度變化為2k，相應的，在低溫下溫度變化范圍增加到6k。因此，采用低溫工質進行噴霧冷卻是處理激光武器熱負荷的有效方法。飛機上最常用的低溫流體是液氮，它在大氣壓下的相變溫度為77k。液氮雖然滿足了為激光武器提供低溫作戰環境的要求，但其蒸發潛熱較低，為199kj/kg。此外，液氮作為消耗性散熱器，吸收熱量后只能用于使燃料箱惰性化或直接從飛機排出。因此，使用液氮會對飛行造成額外的燃料損失。相比之下，另一種低溫流體lng也具有低沸點（112k），但蒸發潛熱明顯較高（510kj/kg）。此外，lng在吸收熱量后可以作為燃料在發動機中燃燒，從而提供推力或發電。
3、電子設備和高能脈沖裝置的發展，加上飛機速度的提高，給飛機熱管理帶來了重大挑戰。為提高飛機的散熱能力，設計低溫燃料熱管
技術實現思路
1、鑒于上述問題，本專利技術提供了一種液化天然氣（lng）噴霧冷卻試驗系統及試驗方法，解決了現有技術中的缺少液化天然氣（lng）燃料作為噴霧冷卻材料的試驗系統和方法，無法準確的分析液化天然氣（lng）燃料作為噴霧冷卻材料的性能的問題。
2、本專利技術提供了一種低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，包括雙層結構噴霧室、噴嘴、熱源和數據采集系統；
3、噴嘴設置于雙層結構噴霧室內；熱源設置于雙層結構噴霧室，與噴嘴相對設置；
4、雙層結構噴霧室的包括外層和內層，外層和內層之間構成夾層空間，內層形成內部空間；噴嘴在雙層結構噴霧室的內部空間朝向熱源噴出lng噴霧；液氮在雙層結構噴霧室的夾層空間內流動，用于低溫冷卻lng噴霧；
5、數據采集系統與熱源連接，用于實時監測熱源的溫度。
6、可選地，雙層結構噴霧室還包括液氮入口和液氮噴霧室出口；液氮入口設置于雙層結構噴霧室的底部；液氮噴霧室出口設置于雙層結構噴霧室的頂部。
7、可選地，還包括雙層結構管道，雙層結構管道與噴嘴連接。
8、可選地，雙層結構管道靠近雙層結構噴霧室的一端設置液氮接入口，液氮通過液氮接入口流入雙層結構管道。
9、可選地，雙層結構管道包括外層管道和內層管道；lng在雙層結構管道的內層管道流動；液氮在雙層結構管道的外層管道流動；雙層結構管道中的液氮與lng流向相反。
10、可選地，熱源包括加熱銅柱；加熱銅柱的頂端穿設于雙層結構噴霧室。
11、可選地，還包括lng儲罐和液氮儲罐；lng儲罐和液氮儲罐分別與雙層結構噴霧室連通。
12、本專利技術另一方面，還公開了一種低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗方法，使用前述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統進行低溫液化天然氣噴霧冷卻性能分析試驗，具體步驟為：
13、調整噴嘴與熱源之間的距離；打磨熱源的表面粗糙度；
14、用低溫液化天然氣將試驗系統中的空氣吹出；空氣吹凈后，用lng和液氮同時冷卻試驗系統；
15、調節熱源的輸出功率；
16、通過數據采集系統和數據接收機構監控熱源的溫度變化，當溫度變化滿足變化閾值要求時，試驗系統達到穩定狀態，記錄當前試驗狀態并保存試驗數據。
17、與現有技術相比，本專利技術至少具有現如下有益效果：
18、（1）本專利技術的液化天然氣噴霧冷卻試驗系統采用雙層結構，即能夠起到良好的保溫效果，又能利用低溫液氮冷卻因存儲和運輸而部分氣化的lng，從而保證噴霧冷卻中發揮lng的相變吸熱能力。同時，雙層的系統結構能夠很好的隔絕外界環境對于試驗結果的影響，減少外部干擾。
19、（2）本專利技術的液化天然氣噴霧冷卻試驗系統通過在噴霧室底部加工用于聚四氟乙烯墊片的槽道和在銅柱上部焊接不銹鋼板，通過螺栓固定不銹鋼板并壓緊聚四氟乙烯墊片，實現了低溫環境下的噴霧室和熱源之間的密封，保證試驗的安全運行。
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1.一種低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，包括雙層結構噴霧室、噴嘴、熱源和數據采集系統；
2.根據權利要求1所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，雙層結構噴霧室還包括液氮入口和液氮噴霧室出口；液氮入口設置于雙層結構噴霧室的底部；液氮噴霧室出口設置于雙層結構噴霧室的頂部。
3.根據權利要求1所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，還包括雙層結構管道，雙層結構管道與噴嘴連接。
4.根據權利要求3所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，雙層結構管道靠近雙層結構噴霧室的一端設置液氮接入口，液氮通過液氮接入口流入雙層結構管道。
5.根據權利要求4所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，雙層結構管道包括外層管道和內層管道；LNG在雙層結構管道的內層管道流動；液氮在雙層結構管道的外層管道流動；雙層結構管道中的液氮與LNG流向相反。
6.根據權利要求1-5任一項所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，熱源包括加熱銅柱；加熱銅柱的頂端穿設于雙層結構噴霧室
7.根據權利要求6所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，還包括LNG儲罐和液氮儲罐；LNG儲罐和液氮儲罐分別與雙層結構噴霧室連通。
8.一種低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗方法，使用權利要求1所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統進行低溫液化天然氣噴霧冷卻性能分析試驗，其特征在于，具體步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.一種低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，包括雙層結構噴霧室、噴嘴、熱源和數據采集系統；
2.根據權利要求1所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，雙層結構噴霧室還包括液氮入口和液氮噴霧室出口；液氮入口設置于雙層結構噴霧室的底部；液氮噴霧室出口設置于雙層結構噴霧室的頂部。
3.根據權利要求1所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，還包括雙層結構管道，雙層結構管道與噴嘴連接。
4.根據權利要求3所述的低溫液化天然氣噴霧冷卻性能試驗系統，其特征在于，雙層結構管道靠近雙層結構噴霧室的一端設置液氮接入口，液氮通過液氮接入口流入雙層結構管道。
5.根據權利要求4所述的低溫液化天然氣...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林貴平，劉小川，郭京輝，
申請(專利權)人：杭州市北京航空航天大學國際創新研究院北京航空航天大學國際創新學院，
類型：發明
國別省市：
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