一体化制冷喷雾冷却系统在高功率激光器中的应用

"本文主要研究了一种用于高功率固体激光器的一体化制冷喷雾冷却系统，该系统结合了制冷技术和喷雾冷却技术，旨在提高散热效率。文章以R600a作为冷却介质，通过实验研究了热流密度、蒸发压力和喷嘴进口压力对冷却性能的影响。在123 W/cm²的热流密度下，系统能保持热沉表面温度低于60℃，在特定条件下换热系数可达25000 W/(m²·K)，并且在热流密度130 W/cm²时，热沉表面温度的标准差仅为2.5℃。这表明该系统具有良好的散热效果，能有效降低热沉表面温度，保持温度分布均匀，并提供高的换热效率，满足高功率固体激光器的散热需求。" 在高功率固体激光器的操作中，散热是至关重要的，因为过高的温度会导致激光器性能下降，甚至损坏设备。本文提出的制冷喷雾冷却系统结合了两种有效的散热方式，即制冷循环和喷雾冷却。R600a作为一种环保型冷却剂，被选为该系统的工质，因其良好的热传导性和较低的环境影响。实验结果显示，通过调整热流密度、蒸发压力和喷嘴进口压力，可以优化冷却效果。 热流密度是衡量热源散发热量的关键参数，其直接影响激光器的热负荷。在实验中，当热流密度增加到123 W/cm²时，系统仍能保持热沉温度低于60℃，证明了该系统的高效散热能力。同时，蒸发压力和喷嘴进口压力的控制对于换热系数的提升起到了关键作用。在350 kPa的喷嘴进口压力和185 kPa的蒸发压力下，换热系数达到了25000 W/(m²·K)，这使得热量能够快速有效地从激光器中移除。 此外，系统的温度均匀性也是衡量其性能的重要指标。在130 W/cm²的热流密度下，热沉表面温度的标准差仅为2.5℃，这表明系统能够维持非常均匀的温度分布，这对于保证激光器的工作稳定性至关重要。这种低温度波动和均匀的温度分布，有助于延长激光器的使用寿命和提高其工作可靠性。 该一体化制冷喷雾冷却系统成功地解决了高功率固体激光器的散热问题，提供了高效的散热解决方案，对于推动激光技术的发展和应用具有重要意义。通过深入研究和优化这些参数，未来可能进一步提高散热效率，适应更高功率激光器的需求。