6 数据采集装置  7 稳压电源  8 冷凝换热器  9 低温冷却循环泵  10 储液器

11 调节阀  12 齿轮磁力泵  13 过滤器  14 对流换热器  15 流量计

如图 2。1 所示为喷雾相变冷却系统流程图，此系统为闭式循环冷却系统，主要由喷雾冷 却换热装置、供液泵装置、加热电源装置、低温冷却循环装置以及数据采集系统装置五部分 组成，图 2。2 为喷雾相变冷却系统的实物图。

图 2。2 喷雾相变冷却系统实物图

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其中，喷雾冷却换热装置是整个喷雾冷却系统的最重要的组成部分，该装置包含了模拟 热源、喷嘴、喷雾室、压力传感器、以及分布在热源表面的热电偶五个部件。如图 2。3 为喷 雾实验腔室实物图，当工质从喷嘴喷射到换热表面时，热电偶可以测量到不同时刻换热面的

图 2。3 喷雾实验腔室实物图

温度，而压力传感器主要监控喷嘴进出口工质的压力；模拟热源选择金属薄膜铂电阻模拟热 源，和大多数研究所采用的铜棒加热器相比，铂电阻热源的温度分布更加均匀，有很好的热 稳定性。如图 2。4 为金属薄膜铂电阻模拟热源的结构示意图,薄膜铂电阻的基底材料采用 AlN 陶瓷，AlN 陶瓷导热系数很高，热导率 300W/(m·K)，接近 BeO 和 SiC，各种电性能优良，机 械性能好，绝缘性良好，很适合作为基底材料。发热层使用铂（Pt）材料，其热稳定好，电 阻温度系数也很小，作为发热层时薄膜电阻的厚度在 100nm 量级。

图 2。4 薄膜铂电阻热源结构示意图

本科毕业设计说明书 第 7 页 供液泵装置主要通过齿轮磁力泵提供的动力使液体冷却工质在整个冷却系统中得以循 环，循环流量的大小由流量计实时调控。如图 2。5 所示为加热电源装置，它采用广州易事特

电源股份有限公司的直流温流稳压电源，其最大电压为 300V，最大电流为 30A，调节不同的 电压值对应不同的热流密度。

图 2。5 加热电源装置

低温冷却循环装置采用南京普森仪器设备有限公司研制的的低温冷却循环泵，它由冷水 机组、冷凝换热器、对流换热器、储液器以及过滤器五个部件构成。如图 2。6 所示为低温冷 却循环泵的实物图。冷凝换热器和过对流换热器主要使冷却工质处于过冷状态，使其在喷射 到换热表面前维持全液态，防止因部分气化而降低换热效果；储液器主要用于储存一部分换

（a） （b）

图 2。6 低温冷却循环泵实物图

热前的冷却工质以及喷射到换热面后剩余的工质；过滤器主要用于除去管道中可能混有的杂

第 8  页 本科毕业设计说明书 质，以防其阻塞喷嘴。数据采集系统装置主要由数据采集仪、热电偶测量点、计算机等组成， 数据采集仪将接收的数据传递到计算机，并进行后期处理。

系统运行时，工质 R134a 在磁力泵的压力作用下从储液器 10 中流出，通过过滤器 13 的 过滤作用以避免管路中的杂质混入液体工质，然后经过低温冷却循环泵 9 的对流换热器 14 进 行过冷，并将其冷却到实验所设定的喷雾温度范围，此次实验设定为-10℃。冷却后的工质经 流量控制计 15 被调节到实验所要求的工质的体积流量，其中温度传感器 1 和压力传感器 2 分