一种数据中心套管换热结构及其控制方法技术

本发明专利技术涉及蒸发器的结构设计领域，提供了一种数据中心套管换热结构及其控制方法，包括套管换热器，套管换热器包括内管、外管和至少一个第一隔层；外管由内管和第一隔层分隔成两个传热腔；内管中填充有第一工质，传热腔中填充有第二工质；密封旋转轴和旋转控制装置，密封旋转轴设置在套管换热器的两端，旋转控制装置用于控制套管换热器和密封旋转轴绕轴向旋转；控制系统设置在套管换热器的一侧，通过控制旋转控制装置使套管换热器旋转预设角度。本发明专利技术提供的数据中心套管换热结构，基于本套管换热器内结构的特殊设计，在重力的作用下通过调整套管换热器沿轴旋转的角度实现换热量的无极调节，消除因热负载不均造成机柜出口温度不均的问题。

A casing heat exchange structure and its control method in data center

The invention relates to the field of structural design of evaporator, providing a data center casing heat exchange structure and its control method, including a casing heat exchanger, wherein the casing heat exchanger includes an inner tube, an outer tube and at least one first partition layer; the outer tube is divided into two heat transfer cavities by an inner tube and a first partition layer; the inner tube is filled with a first working medium, and the heat transfer cavity is filled with a second working medium; the sealing rotating shaft and the Rotation control device, the seal rotating shaft is set at both ends of the casing heat exchanger, and the rotation control device is used to control the axial rotation of the casing heat exchanger and the seal rotating shaft; the control system is set at one side of the casing heat exchanger, and the preset rotation angle of the casing heat exchanger is made by controlling the rotation control device. The casing heat exchange structure of the data center provided by the invention, based on the special design of the inner structure of the casing heat exchanger, realizes the non-polar adjustment of heat exchange by adjusting the rotation angle of the casing heat exchanger along the axis under the action of gravity, and eliminates the problem of uneven temperature at the outlet of the cabinet caused by uneven heat load.

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心套管换热结构及其控制方法
本专利技术涉及蒸发器的结构设计领域，特别涉及一种数据中心套管换热结构及其控制方法。
技术介绍
数据中心向着大规模、集成化、能耗高的方向疾速开展，高性能设备构成数据中心内部的发热量急剧添加，而机柜内部是数据中心最大的发热区域，背板空调作为机柜级冷却方式，因其蒸发器更加靠近热源，已被广泛应用于数据中心冷却中。但是在实际应用中，由于机柜内上下、左右的热负载在空间和时间不均匀，会造成冷却后机柜出风温度不均匀等问题，已远远超出了风机精细控制局部换热量的范围，最终可能造成整个数据中心局部热点、空调系统的过量冷却、耗能等问题。所以目前急需要一种可以配合变频风机调节的自动调节局部换热量的背板空调蒸发器。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种数据中心套管换热结构及其控制方法，旨在解决因热负载不均造成数据中心机柜出口温度不均的问题。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术提供一种数据中心套管换热结构，包括：套管换热器，所述套管换热器包括：内管、外管和至少一个第一隔层；所述外管由所述内管和所述第一隔层分隔成两个传热腔；所述内管中填充有第一工质，所述传热腔中填充有第二工质；密封旋转轴和旋转控制装置，所述密封旋转轴设置在所述套管换热器的两端，所述旋转控制装置用于控制所述套管换热器和所述密封旋转轴绕轴向旋转；控制系统，所述控制系统设置在所述套管换热器的一侧，用于获取温度，通过控制旋转控制装置使套管换热器旋转预设角度。进一步地，还包括：散热系统；所述散热系统包括：风机和风机控制支路；所述风机通过所述风机控制支路与所述控制系统电连接。进一步地，所述控制系统包括：温度传感器、温度反馈支路、轴旋转控制支路和控制中心；所述控制中心通过所述温度反馈支路与所述旋转控制装置电连接，所述控制中心通过所述轴旋转控制支路与所述旋转控制装置电连接。进一步地，所述套管换热器还包括：第二隔层；所述第二隔层与所述内管相切，沿所述外管的一侧延伸至所述外管的另一侧，在所述外管内形成绝热腔。进一步地，所述外管对应所述绝热腔的外侧设有吸热涂层。进一步地，所述套管换热器的数量为多个，多个所述套管换热器沿横向依次串接构成换热器列管。进一步地，还包括：集液管；所述集液管设置在所述换热器列管的两端；所述换热器列管的数量为多个，多个所述换热器列管沿纵向依次并排设置，且所述换热器列管由所述集液管连通。进一步地，所述内管与所述外管平行设置，且所述内管偏心设置在所述外管中。为解决上述问题，本专利技术提供一种数据中心套管换热结构的控制方法，包括如下步骤：步骤S1：判断数据中心套管换热结构是否温度异常；步骤S2：若温度传感器检测到局部温度过高，控制中心通过轴旋转控制支路控制套管换热器向增强制冷效率的方向进行旋转；若温度传感器检测到局部温度过低，控制中心通过轴旋转控制支路控制套管换热器向降低制冷效率的方向进行旋转。进一步地，所述步骤步骤S2还包括：若温度传感器检测到局部温度过高，控制中心通过风机控制支路增大风机转速；若温度传感器检测到局部温度过低，控制中心通过风机控制支路减小风机转速。(三)有益效果本专利技术提供一种数据中心套管换热结构及其控制方法，该数据中心套管换热结构通过设置套管换热器，配合密封旋转轴、密封旋转轴、旋转控制装置和控制系统，使得该结构能够在重力的作用下通过调整套管换热器沿轴旋转的角度实现换热量的无极调节，消除因热负载不均造成机柜出口温度不均的问题。此外，该数据中心套管换热结构还可配合风机适时调节，进一步消除因热负载不均造成机柜出口温度不均的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的数据中心套管换热结构的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的套管换热器的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的套管换热器沿轴旋转内部液位变化示意图；其中，1、控制中心；2、风机；3、风机控制支路；4、温度传感器；5、温度反馈支路；6、密封旋转轴；7、轴旋转控制支路；8、集液管；9、外管；9a、外管内壁；9b、外管外壁；10、绝热腔；11、第一传热腔；12、最高液位线；13、第二工质；14、第二隔层；15、内管；15a、内管内壁；15b、内管外壁；16、第二传热腔；17、第一工质；18、第一隔层。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种数据中心套管换热结构，如图1和图2所示，该数据中心套管换热结构包括：套管换热器、密封旋转轴6、旋转控制装置和控制系统。套管换热器包括：内管15、外管9和至少一个第一隔层18。外管9由内管15和第一隔层18分隔成两个传热腔，同时第一隔层18可起到支撑和稳固内管15的作用。两个传热腔分别为第一传热腔11和第二传热腔16，分别均匀设置在外管9的两侧。内管15中填充有第一工质17，传热腔中填充有第二工质13，即第一传热腔11和第二传热腔16均设有第二工质13。密封旋转轴6设置在套管换热器的两端，旋转控制装置用于控制套管换热器和密封旋转轴6绕轴向旋转，密封旋转轴6优选选为动密封旋转轴装置，让套管换热器可绕轴向360°自由旋转。控制系统设置在套管换热器的一侧，用于获取温度，控制套管换热器旋转预设角度。如图3所示，通过沿轴心旋转，顺时针或逆时针的方式，改变传热腔工质与内管15和外管9的管壁接触面积。第一工质17通过与内管15接触换热，再与第一传热腔11和第二传热腔16进行换热，第二工质13从外管外壁9b接触吸热蒸发，在内管外壁15b凝结放热，液相工质在重力的作用下回流到原蒸发液相区继续吸热蒸发。通过在轴心旋转套管换热器整体来改变热管腔工质与内管15和外管9的接触面积，从而来改变套管换热器的换热量，其中可根据换热量需求自动调整旋转角度。具体地，工作过程中，外管外壁9b及可能设计的外接拓展表面结构，首先传热给第二工质13，如图3的A位置所示，此时第一传热腔11和第二传热腔16内工质不受外力做水平方向流动，且热管腔为重力式热管功能区运行，第二工质13吸热蒸发，然后在内管外壁15b的冷壁面上凝结放热，且液相工质最后在重力的作用下再回流到原蒸发液相区，通过内管内壁15a最后将热量传到第一工质17，实现冷却套管换热器外流体的目的，实现持续制冷。控制系统检测机柜出口空气温度变化情况，并以此为依据计算给出控制信号传递给旋转控制装置。若温度传感器检测到局部温度过高，控制系统通过控制套管换热器旋转控制装置使向增强制冷效率的方向进行旋转；若温度传感器检测到局部温度过低，控制系统通过控制套管换热器旋转控制装置使向降低制冷效率的方向进行旋转。旋转到图3的A位置制冷效果最好，旋转到E位置制冷效果最差，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据中心套管换热结构，其特征在于，包括：套管换热器，所述套管换热器包括：内管、外管和至少一个第一隔层；所述外管由所述内管和所述第一隔层分隔成两个传热腔；所述内管中填充有第一工质，所述传热腔中填充有第二工质；密封旋转轴和旋转控制装置，所述密封旋转轴设置在所述套管换热器的两端，所述旋转控制装置用于控制所述套管换热器和所述密封旋转轴绕轴向旋转；控制系统，所述控制系统设置在所述套管换热器的一侧，用于获取温度，通过控制所述旋转控制装置使所述套管换热器旋转预设角度。

【技术特征摘要】
1.一种数据中心套管换热结构，其特征在于，包括：套管换热器，所述套管换热器包括：内管、外管和至少一个第一隔层；所述外管由所述内管和所述第一隔层分隔成两个传热腔；所述内管中填充有第一工质，所述传热腔中填充有第二工质；密封旋转轴和旋转控制装置，所述密封旋转轴设置在所述套管换热器的两端，所述旋转控制装置用于控制所述套管换热器和所述密封旋转轴绕轴向旋转；控制系统，所述控制系统设置在所述套管换热器的一侧，用于获取温度，通过控制所述旋转控制装置使所述套管换热器旋转预设角度。2.根据权利要求1所述的数据中心套管换热结构，其特征在于，还包括：散热系统；所述散热系统包括：风机和风机控制支路；所述风机通过所述风机控制支路与所述控制系统电连接。3.根据权利要求2所述的数据中心套管换热结构，其特征在于，所述控制系统包括：温度传感器、温度反馈支路、轴旋转控制支路和控制中心；所述控制中心通过所述温度反馈支路与所述旋转控制装置电连接，所述控制中心通过所述轴旋转控制支路与所述旋转控制装置电连接。4.根据权利要求1所述的数据中心套管换热结构，其特征在于，所述套管换热器还包括：第二隔层；所述第二隔层与所述内管相切，沿所述外管的一侧延伸至所述外管的另一侧，在所述外管内形成绝热腔。5.根据权利要求4所述的数据中心套管换热结构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田长青，战斌飞，周远，邵双全，张海南，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11