一种射流孔高度变化的热管系统技术方案

本发明专利技术提供了一种热管系统，包括机柜、分液装置、自扰流装置和集液装置，所述机柜设有冷却液进液口和冷却液出液口，所述冷却液进液口和分液装置相连通，所述分液装置和自扰流装置相连通，自扰流装置包括射流管放置在机柜的竖直方向上，射流管下端开口和分液母管相连通，上端口密封，所述射流管上竖直方向上开有一排射流孔，沿着高度方向，射流孔的分布密度不断增加。本发明专利技术通过射流孔变化，能够使得散热更均匀，延长服务器使用寿命。

A heat pipe system with jet hole height changing

The invention provides a heat pipe system, which includes a cabinet, a liquid separating device, a self disturbing flow device and a liquid collecting device. The cabinet is provided with a coolant inlet and a coolant outlet, the coolant inlet and the liquid separating device are connected, the liquid separating device and the self disturbing flow device are connected, the self disturbing flow device includes a jet pipe placed in the vertical direction of the cabinet, and an opening at the lower end of the jet pipe The utility model is communicated with the liquid separation main pipe, the upper port is sealed, and a row of jet holes are opened in the vertical direction of the jet pipe, and the distribution density of the jet holes increases continuously along the height direction. The invention can make the heat dissipation more uniform and extend the service life of the server through the change of the jet hole.

【技术实现步骤摘要】
一种射流孔高度变化的热管系统
本专利技术涉及热管领域，具体涉及一种冷凝端长度渐变的热管技术。
技术介绍
热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(LosAlamos)国家实验室的乔治格罗佛(GeorgeGrover)专利技术的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备。热管在换热过程中，热管因为位置不同导致受热不均匀，产生无法有效利用，因此需要进行新的改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的之一是提供一种新的热管，提高热管的换热性能和使用寿命。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种热管系统，包括机柜、分液装置、自扰流装置和集液装置，所述机柜设有冷却液进液口和冷却液出液口，所述冷却液进液口和分液装置相连通，所述分液装置和自扰流装置相连通，自扰流装置包括射流管放置在机柜的竖直方向上，射流管下端开口和分液母管相连通，上端口密封，所述射流管上竖直方向上开有一排射流孔，沿着高度方向，射流孔的分布密度不断增加。作为优选，沿着高度方向，设置射流孔的分布密度不断增加的幅度越来越大。一种浸没式“四角切圆”自扰流冷却系统，所述系统包括机柜、分液装置、自扰流装置和集液装置，所述机柜设有冷却液进液口和冷却液出液口，所述冷却液进液口和分液装置相连通，所述分液装置和自扰流装置相连通，所述集液装置位于机柜上部的冷却液液面下方，所述集液装置和冷却液出液口相连通，所述绝缘冷却液依次通过冷却液进液口、分液装置和自扰流装置进入到机柜内，通过集液装置从冷却液出液口流出，服务器浸没在机柜内的绝缘冷却液内进行冷却散热；所述分液装置包括分液母管和射流管，所述分液母管和冷却液进液口相连通；所述的自扰流装置是“四角切圆”自扰流装置，包括四根射流管放置在机柜四个角的竖直方向上，射流管下端开口和分液母管相连通，上端口密封；所述射流管上竖直方向上开有一排射流孔，所述射流孔开口方向依次沿服务器所在内切圆的切线方向，处于对角处的两根射流管上的射流孔的方向两两平行。作为优选，所述分液装置包括分液支管，所述分液支管平行排列，两端开口和分液母管侧壁相连通，所述分液母管和分液支管都是水平布置在机柜的底部；所述分液支管上管壁沿管长方向开有一行均匀排布的分流孔。作为优选，所述射流管可以转动。作为优选，所述集液装置由汇流管组成，所述汇流管内部为空心管状，外部呈现方框形，所述汇流管上的汇流管出液口和冷却液出液口相连通。作为优选，所述汇流管外壁面紧贴机柜内壁面，汇流管四个内壁面开有均匀排列的汇流孔。随着云存储技术的迅猛发展，近几年互联网数据中心机房的数据密度越来越高，但是也随之带来了发热功率高、热流密度大的问题，导致服务器元件温度升高，为保持服务器高效稳定运行，需要对其进行更有效的冷却方式。传统服务器风冷技术已经越来越不能满足人们对于节能的要求，数据中心的耗电量有三分之一以上被用于冷却服务器。为了对服务器进行更有效的散热，采用直接液冷的浸没式冷却技术应运而生，采用将服务器整体浸泡在充满绝缘且性能稳定的冷却液的机柜中，绝缘冷却液与服务器直接接触，带走服务器散出的热量，再通过外循环散热装置对绝缘冷却液进行冷却，从而实现持续高效的冷却效果。浸没式冷却和传统的机房风冷散热方式相比，由于冷却液的换热效率是空气的1000倍，而且计算设备无需风扇，室内无需额外空调，可节约20%-30%电量。浸没式冷却技术和采用间接液冷的水冷板式冷却技术相比，散热冷却性能更高，也无需考虑冷却液密封泄露的风险。此外，服务器系统完全浸泡在封闭液体环境的设计使得计算部署密度获得大幅度提升，CPU和GPU计算部件可长时间稳定工作在高性能频率状态，并几乎完全免除湿度、灰尘、振动的影响，极大优化服务器运行环境，提升设备寿命。然而，现有的服务器浸没式液冷技术中，冷却液从机柜底部向上流动浸没服务器进行冷却，竖直方向上的流场比较均匀,在水平方向上缺乏相应的扰动，服务器浸没冷却换热的性能可以进一步提升。本专利技术基于“四角切圆”原理提供了一种自扰流技术，从而增强了冷却液在机柜内流场的扰动，提高了服务器冷却散热效果。“四角切圆”基本思路如下：一个矩形的四个顶点分别向矩形内引出射线，其中对角处的点引出的射线相互平行，那么这两组平行线在矩形内部相交围城一个平行四边形或矩形，这个平行四边形或矩形有一个内切圆或内切椭圆。同样的，如果四个角处的四个顶点沿两组射线方向喷射出流体，那这四组流体将在内切圆处混合，并且流动方向和内切圆切线方向相吻合，形成一个个环状流动的旋涡状的流场，从而加强了流体的扰动程度。基于以上思路，我们专利技术了新的热管技术。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1）本专利技术能够使得散热更均匀，延长服务器使用寿命。通过理论分析，一方面，因为封装箱浸没在冷却液体中，因此封装箱内的冷却液体因为对流会导致上部的液体的温度高于下部，因为上部与热管冷凝端的温差就变小，导致换热效果明显差于下部，通过设置射流孔402的分布密度不断增加，增加喷射流量，从而增加上部的散热量，使得整体上部下部散热量均匀，避免局部温度过高，造成局部损坏。另一方面，因为冷却液是从下部进入，下部本来压力就大，喷射量也大，因此通过设置上部的分布密度大于下部，也能进一步保证更多的冷却液进入上部喷射。2）本专利技术利用了“四角切圆”原理，在机柜四个角竖直方向上设置自扰流装置，射流孔喷射出的绝缘冷却液在水平方向上围绕服务器形成了环形流动，形成的环形扰动和从机柜底部均匀上升的冷却液相混合，使冷却液围绕服务器螺旋式上升，增强了机柜内冷却液流场的扰动强度。在一定程度上，扰动越强，换热性能越好，换热效率越高。3）本专利技术“四角切圆”自扰流装置形成的环形扰动无需外加风扇或泵等装置，没有工作噪音，自身可以完成。4）本专利技术分液装置由分液母管和分液支管组成，管形流道更有利于流体流动，阻力相对较小，更有利于冷却液均匀分布；分液支管均匀平铺于机柜底部，冷却液通过分流孔向上排出，使冷却液均匀向上流动，减少流动死区的出现。5）本专利技术汇流管呈方形框状，外壁面紧贴柜壁，内壁面有一圈汇流孔，使同一水平面上的冷却液均匀快速到达汇流孔进入汇流管内，最后通过汇流管出液口流出进行下一步的循环，减少了流动死区的出现。6）本专利技术根据大量的研究确定了沿着高度方向喷射孔密度尺寸的变化，能够使得散热更均匀，延长服务器使用寿命。7）本专利技术使用热管输运服务器产生的热量，利用了液体相变传热，相较于常规的对流换热具有更快的散热响应速度，同时也有更高的散热效率，能够很好地解决高热流密度的服务器的散热问题。8）本专利技术将服务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热管系统，包括机柜、分液装置、自扰流装置和集液装置，所述机柜设有冷却液进液口和冷却液出液口，所述冷却液进液口和分液装置相连通，所述分液装置和自扰流装置相连通，自扰流装置包括射流管放置在机柜的竖直方向上，射流管下端开口和分液母管相连通，上端口密封，所述射流管上竖直方向上开有一排射流孔，沿着高度方向，射流孔的分布密度不断增加。/n

【技术特征摘要】
1.一种热管系统，包括机柜、分液装置、自扰流装置和集液装置，所述机柜设有冷却液进液口和冷却液出液口，所述冷却液进液口和分液装置相连通，所述分液装置和自扰流装置相连通，自扰流装置包括射流管放置在机柜的竖直方向上，射流管下端开口和分液母管相连通，上端口密封，所述射流管上竖直方向上开有一排射流孔，沿着高度方向，射流孔的分布密度不断增加。


2.如权利要求1所述的热管系统，其特征在于，沿着高度方向，设置射流孔的分布密度不断增加的幅度越来越大。


3.一种浸没式“四角切圆”自扰流冷却系统，包括权利要求1－3之一所述的热管。


4.一种热管，包括封装箱，所述封装箱内具有热源和相变材料，所述热源包围在相变材料的内部，所述热管的蒸发端设置在相变材料中，热管的冷凝端...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昱，李斌，李钟勇，崔峥，王鑫煜，任霄汉，邵卫，王兵，张宇川，王宏标，陈帆，余道广，夏爽，孙海逸，王文璞，肖龙，邓高翔，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37