便携式高功率激光器蓄冷散热实验研究

姜一桐 阮桢 张磊 林涛 全晓军

摘要：针对便携式大功率激光器的散热问题，文章提出了蓄冷散热的技术方案。首先分析了不同的蓄冷介质和蓄冷/释冷方式，比较得出采用冰作为蓄冷介质、采用直接接触式释冷的方案在蓄冷量、释冷过程平稳性、系统体积与重量等方面具有显著优势。随后，采用冰蓄冷、直接接触式释冷的方案，对额定散热功率4500W的水冷板进行了散热性能测试。实验结果表明，采用冰蓄冷散热，由于冷却水温度低，水冷板整体温度较低，可以采用较小的冷却水流量满足散热需求，证明了冰蓄冷散热的可行性。随后，将冰蓄冷散热应用于大功率激光器的散热，成功实现了便携式大功率激光器散热系统轻量化。文章也对冰蓄冷散热过程中的结露、蓄冰率、工质损耗、系统工作时间等问题进行了讨论。

关键词：冰蓄冷;直接接触式释冷;热管理;便携式高功率激光器

当前，随着激光器技术的发展，激光器已被应用于野外清障、破拆等场合[1]。野外使用的便携性，对整个激光器的体积重量提出了越来越高的要求。散热系统是整个激光器系统的重要组成部分，散热系统的小型化、轻量化对整个激光器的便携化具有重要意义。

目前，就激光器的冷却方式而言，激光器的冷却系统分为风冷和液冷两类[2]，对于小功率激光器，风冷式冷却可以完成散热，而大功率激光器必须采用液冷的方式。传统的液冷系统中，通过冷水机蒸汽压缩制冷对冷却水进行冷却，然后通过冷却水循环回路对激光器进行冷却。……