一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统技术方案

本申请公开了一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，该系统包括：冷凝器，刀壳流道以及浸没射流装置；冷凝器的输入端连接于服务器刀片的汽液出口，冷凝器的输出端连接于服务器刀片的液体进口，液体进口通过刀壳流道连接于浸没射流装置，冷凝器用于对吸热汽化后的冷媒进行冷凝液化，并将冷凝液化后的冷媒输送至浸没射流装置；浸没射流装置设置于发热元件的对侧，浸没射流装置中设置有多个射流喷嘴，射流喷嘴连接于刀壳流道，射流喷嘴喷射出的冷凝液化后的冷媒击打在发热元件上。通过本申请中的技术方案，在满足服务器主板的主体散热需求时，又同时满足局部高热流密度的发热元器件的散热。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统
本申请涉及浸没式液冷服务器的
，具体而言，涉及一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统。
技术介绍
液冷服务器的散热原理是利用工作流体作为中间热量传输的媒介，将热量由热区传递到远处再进行冷却。由于液体比空气的比热大很多，散热速度也远远大于空气，因此制冷效率远高于风冷散热。随着5G、人工智能、大数据的快速推进，对于数据和图形处理效率要求越来越高，数据计算速度越快，所面临的散热问题将越来越严峻，目前超级计算机发热元器件的热流密度又进一步提高，传统的浸没式液冷服务器已不能满足散热需求。传统的浸没式液冷服务器通过将服务器的主板浸泡在装有冷媒的刀壳中，主板发热元器件发热升温，当发热元器件的温度高于冷媒的沸点时，冷媒沸腾，冷媒沸腾时相变汽化，产生大量的气泡，吸收热量，气泡脱离发热元器件的表面将热量带走，从而维持发热元器件的温度恒定，低于发热元器件的高温上限。目前超级计算机发热元器件的热流密度又进一步提高，单一依靠浸没冷媒沸腾的方式所产生的气泡无法带走更多的热量，不能维持发热元器件的温度恒定在低于发热元器件的高温上限范围，从而存在导致发热元器件烧毁的可能。特别是当主板上设置有多个CPU、GPU等发热元件时，不同的发热元件可以工作于不同的状态，这就导致各个发热元件的散热需求并不相同，现有的液冷系统也无法根据各个发热元件的散热需求，对服务器中的冷媒进行调节，缺乏对各个发热元件单独进行液冷散热的手段。因而，需要在此浸没液冷的基础上探索更好的散热方式。
技术实现思路
本申请的目的在于：通过添加喷嘴射流的方式，在满足服务器主板的主体散热需求时，又同时满足局部高热流密度的发热元器件的散热，从而进一步提升超算服务器的计算能力和散热性能。本申请的技术方案是：提供了一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，浸没式液冷服务器中设置有至少一个服务器刀片，服务器刀片的发热元件浸没于冷媒，冷媒对发热元件吸热后沸腾汽化，系统包括：冷凝器，刀壳流道以及浸没射流装置；冷凝器的输入端连接于服务器刀片的汽液出口，冷凝器的输出端连接于服务器刀片的液体进口，液体进口通过刀壳流道连接于浸没射流装置，冷凝器用于对吸热汽化后的冷媒进行冷凝液化，并将冷凝液化后的冷媒输送至浸没射流装置；浸没射流装置设置于发热元件的对侧，浸没射流装置中设置有多个射流喷嘴，射流喷嘴连接于刀壳流道，射流喷嘴喷射出的冷凝液化后的冷媒击打在发热元件上，其中，刀壳流道内嵌于服务器刀片的盖板中，刀壳流道与射流喷嘴之间的连接方式为逐级分流连接。上述任一项技术方案中，进一步地，系统还包括：储液罐以及冷媒输送装置；储液罐与冷媒输送装置串联后连接在冷凝器的输出端、以及液体进口之间，冷媒输送装置用于将储液罐内存储的液态冷媒输送至浸没射流装置。上述任一项技术方案中，进一步地，系统还包括：压力检测器以及压力平衡装置；压力检测器设置于服务器刀片的顶部，压力检测器电连接于压力平衡装置，压力检测器用于检测服务器刀片内部的压力值；压力平衡装置被配置为当判定接收到的压力值大于或小于压力阈值时，由闭合状态调整为打开状态，以平衡服务器刀片内部的压力。上述任一项技术方案中，进一步地，射流喷嘴倾斜设置于浸没射流装置的侧壁，射流喷嘴上设置有多个射流喷孔，射流喷孔与发热元件之间的间距为射流喷孔直径的预设倍数。上述任一项技术方案中，进一步地，射流喷嘴倾斜设置于浸没射流装置的侧壁，射流喷嘴射流端所在平面与发热元件所在平面间的夹角为45-75°。上述任一项技术方案中，进一步地，射流喷嘴向上倾斜设置于浸没射流装置的侧壁。上述任一项技术方案中，进一步地，射流喷孔为柱形、锥形、漏斗形中的一种。上述任一项技术方案中，进一步地，射流喷嘴的底部设置有喷嘴密封槽。上述任一项技术方案中，进一步地，系统包括：流量控制装置；流量控制装置设置于刀壳流道上，流量控制装置用于调节由刀壳流道流入射流喷嘴的冷媒的流量。上述任一项技术方案中，进一步地，发热元器件的表面刻蚀有微柱状结构。本申请的有益效果是：本申请中的技术方案，采用浸没射流进行强化沸腾。由冷媒输送装置提供冷媒循环动力，通过设置冷媒输送装置、射流喷嘴和传输管路、刀壳流道，将具有一定过冷度的液体冷媒喷出，喷在高热流密度的发热元器件上，并增加服务器刀片内的冷媒扰动，使发热元件散热过程中产生的气泡快速脱离，并对高热流密度发热元器件的表面进行处理，增加微柱状结构，能够显著提高汽化核心数，进一步提高换热性能，由于喷射出的冷媒具有一定的过冷度，使得该系统的换热效率较传统的池式沸腾换热效率提高数倍。对于整个服务器刀片来说，本申请还可以通过调节流量控制装置，对射流喷嘴喷射的冷媒流量进行调节，既可以对低热流密度(发热量较小)的发热元件进行液冷冷却，又可以对高热流密度(发热量较大)的发热元件进行液冷冷却。因此，该系统同时满足了高热流密度发热元件和低热流密度发热元件的液冷冷却需求。附图说明本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本申请的一个实施例的用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统的示意框图；图2是根据本申请的一个实施例的浸没射流相变液冷系统的侧视图；图3是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴分布的示意图；图4是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴的示意图；图5是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴的剖视图；图6是根据本申请的一个实施例的刀壳流道的示意图。其中，1-服务器刀片、2-冷凝器、3-储液罐、4-冷媒输送装置、101-服务器主板、102-发热元件、103-穿壁密封电连接件、104-液体进口、105-汽液出口、106-压力平衡装置、107-压力检测器、108-射流喷嘴、1081-射流喷孔、1082-射流喇叭口、1083-喷嘴密封槽、109-流量控制装置、110-刀壳流道。具体实施方式为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。如图1所示，本实施例提供了一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，浸没式液冷服务器中设置有至少一个服务器刀片1，该服务器刀片1的内部设置有密封腔体，密封腔体内设置有服务器主板101，服务器主板101上设置有多个高热流密度的发热元件102，如GPU、CPU、内存等电子器件。为了对发热元件102进行散热，在密封腔体内注入冷媒，进而将发热元件102浸没于冷媒，进行浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，其特征在于，该系统适用于浸没式液冷服务器，所述浸没式液冷服务器中设置有至少一个服务器刀片(1)，所述服务器刀片(1)的发热元件(102)浸没于冷媒，所述冷媒对所述发热元件(102)吸热后沸腾汽化，所述系统包括：冷凝器(2)，刀壳流道(110)以及浸没射流装置；/n所述冷凝器(2)的输入端连接于所述服务器刀片(1)的汽液出口(105)，所述冷凝器(2)的输出端连接于所述服务器刀片(1)的液体进口(104)，所述液体进口(104)通过所述刀壳流道(110)连接于所述浸没射流装置，所述冷凝器(2)用于对吸热汽化后的冷媒进行冷凝液化，并将冷凝液化后的冷媒输送至所述浸没射流装置；/n所述浸没射流装置设置于所述发热元件(102)的对侧，所述浸没射流装置中设置有多个射流喷嘴(108)，所述射流喷嘴(108)连接于所述刀壳流道(110)，所述射流喷嘴(108)喷射出的所述冷凝液化后的冷媒击打在所述发热元件(102)上，/n其中，所述刀壳流道(110)内嵌于所述服务器刀片(1)的盖板中，所述刀壳流道(110)与所述射流喷嘴(108)之间的连接方式为逐级分流连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，其特征在于，该系统适用于浸没式液冷服务器，所述浸没式液冷服务器中设置有至少一个服务器刀片(1)，所述服务器刀片(1)的发热元件(102)浸没于冷媒，所述冷媒对所述发热元件(102)吸热后沸腾汽化，所述系统包括：冷凝器(2)，刀壳流道(110)以及浸没射流装置；
所述冷凝器(2)的输入端连接于所述服务器刀片(1)的汽液出口(105)，所述冷凝器(2)的输出端连接于所述服务器刀片(1)的液体进口(104)，所述液体进口(104)通过所述刀壳流道(110)连接于所述浸没射流装置，所述冷凝器(2)用于对吸热汽化后的冷媒进行冷凝液化，并将冷凝液化后的冷媒输送至所述浸没射流装置；
所述浸没射流装置设置于所述发热元件(102)的对侧，所述浸没射流装置中设置有多个射流喷嘴(108)，所述射流喷嘴(108)连接于所述刀壳流道(110)，所述射流喷嘴(108)喷射出的所述冷凝液化后的冷媒击打在所述发热元件(102)上，
其中，所述刀壳流道(110)内嵌于所述服务器刀片(1)的盖板中，所述刀壳流道(110)与所述射流喷嘴(108)之间的连接方式为逐级分流连接。


2.如权利要求1所述的用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，其特征在于，所述系统还包括：储液罐(3)以及冷媒输送装置(4)；
所述储液罐(3)与所述冷媒输送装置(4)串联后连接在所述冷凝器(2)的输出端、以及所述液体进口(104)之间，所述冷媒输送装置(4)用于将所述储液罐(3)内存储的液态冷媒输送至所述浸没射流装置。


3.如权利要求1所述的用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，其特征在于，所述系统还包括：压力检测器(107)以及压力平衡装置(106)；
所述压力检测器(107)设置于所述服务器刀片(1)的顶部，所述压力检测器(107)电连接于所述压力平衡装置(106)，所述压力检测器(107)用于检测所述服...

【专利技术属性】
技术研发人员：默蓬勃，沈卫东，伊波力，宋景亮，
申请(专利权)人：曙光节能技术北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11