刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置制造方法及图纸

本申请公开了刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置，液冷散热装置包括：冷媒输送装置设置于腔体的底部，连接于浸没射流装置的进液端，用于将腔体底部的液态冷媒输送至浸没射流装置；浸没射流装置固定在腔体的侧壁，设置于发热元件的对侧，浸没射流装置的侧壁上设置有多个上倾斜的射流喷嘴，多个射流喷嘴分别连接于刀壳流道中多条逐级分流的流道分支，刀壳流道连接于冷媒输送装置，射流喷嘴喷射出的液态冷媒击打在发热元件上，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。通过本申请中的技术方案，将刀壳内未发生相变的液态冷媒通过射流喷嘴直接喷射至发热元件上，带走发热元件产生的热量，提升液冷服务器的散热性能。

【技术实现步骤摘要】
刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置
本申请涉及浸没式液冷服务器的
，具体而言，涉及刀片服务器壳内部的浸没射流相变液冷散热装置。
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。传统的浸没式液冷服务器通过将服务器主板浸没在装有液态冷媒的服务器刀壳中，在服务器进行数据处理的过程中，主板上的发热元件发热升温，当发热元件的温度高于冷媒的沸点时，液态冷媒沸腾，发生相变汽化，产生大量的气泡，吸收发热元件产生的热量，当气泡脱离发热元件的表面时将热量带走，从而进行散热降低发热元件的温度。目前超级计算机发热元件的热流密度又进一步提高，且发热元件的排布越来越密集，由于沸腾气泡阻碍液体冷媒与热源表面直接接触，进而无法高效换热。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，不能维持发热元件的温度恒定在低于发热元件的高温上限范围，从而存在导致发热元件烧毁的可能。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：将刀壳内未发生相变的液态冷媒通过射流喷嘴直接喷射至发热元件上，带走发热元件产生的热量，提升液冷服务器的散热性能。同时，通过在射流喷嘴处添加流量控制装置，两者结合后，还能够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：提供了刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置，液冷散热装置适用于刀片服务器，刀片服务器设置有服务器刀壳以及服务器主板，服务器刀壳内设置有腔体，腔体内盛放有液态冷媒，服务器主板上设置有多个发热元件，发热元件浸没于液态冷媒，液态冷媒对发热元件吸热后沸腾汽化，液冷散热装置包括：浸没射流装置以及冷媒输送装置；冷媒输送装置设置于腔体的底部，冷媒输送装置连接于浸没射流装置的进液端，冷媒输送装置用于将腔体底部的液态冷媒输送至浸没射流装置；浸没射流装置固定在腔体的侧壁，浸没射流装置设置于发热元件的对侧，浸没射流装置的侧壁上设置有多个上倾斜的射流喷嘴，多个射流喷嘴分别连接于刀壳流道中多条逐级分流的流道分支，刀壳流道连接于冷媒输送装置，射流喷嘴喷射出的液态冷媒击打在发热元件上，其中，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，刀壳流道内嵌于腔体的侧壁；液冷散热装置包括：流量控制装置；流量控制装置设置于流道分支的末端与射流喷嘴之间，流量控制装置用于调节由流道分支流入射流喷嘴的液态冷媒的流量。上述任一项技术方案中，进一步地，液冷散热装置还包括：压力检测器以及压力平衡装置；压力检测器设置于腔体的顶部，压力检测器电连接于压力平衡装置，压力检测器用于检测腔体内部的压力值；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，液冷散热装置还包括：液位控制器；液位控制器设置于腔体侧壁的上方，液位控制器用于检测腔体内部液态冷媒的液位。上述任一项技术方案中，进一步地，发热元件的表面刻蚀有微柱状结构。上述任一项技术方案中，进一步地，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，射流喷嘴的底部设置有喷嘴密封槽，喷嘴密封槽内安装有密封垫。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喷射动力，将液体冷媒由射流喷嘴喷出，直接喷在高热流密度的发热元件上，使发热元件散热过程中产生的气泡能够快速脱离，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，并且还有助于增加服务器刀壳内的冷媒扰动，将发热元件外侧、液态冷媒喷射到发热元件上，能够进一步提高换热性能，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。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刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置的示意框图；图2是根据本申请的一个实施例的浸没射流装置实现方式的示意图；图3是根据本申请的一个实施例的刀壳流道的示意图；图4是根据本申请的另一个实施例的浸没射流装置实现方式的示意图；图5是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴的示意图；图6是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴的剖视图。其中，1-服务器主板、2-发热元件、3-穿壁密封电连接件、4-射流喷嘴、5-冷媒输送装置、6-流量控制装置、7-液体进口、8-汽体出口、9-压力平衡装置、10-压力检测器、11-液位控制器、12-服务器刀壳、13-刀壳流道、41-射流喷孔、42-射流喇叭口、43-喷嘴密封槽。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，本实施例提供了刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置，液冷散热装置适用于刀片服务器，刀片服务器的外部设置有配套的冷凝器、储液罐、循环泵、补液罐等装置，刀片服务器内部的液态冷媒吸热相变后，由刀片服务器上方设置的汽体出口8进入冷凝器，进行冷凝，重新形成液态冷媒，依次通过储液罐、循环泵，由刀片服务器侧方设置的液体进口7重新进入刀片服务器内部。刀片服务器设置有服务器刀壳12以及服务器主板1，服务器刀壳12内设置有腔体，腔体内盛放有液态冷媒，液面上方具有气相区域，服务器主板1上设置有多个高热流密度的发热元件2，如GPU、CPU、内存等电子器件。在对发热元件2进行液冷散热时，需要先在腔体内注入一定量的冷媒，使得发热元件2浸没于液态冷媒液面以下，其中，液体进口7在冷媒液面以下，汽体出口8则位于气相区域的上方，汽体出口8的内径大于液体进口7的内径，且均采用快速密封接头连接。液态冷媒对发热元件2吸热后沸腾汽化，为了增加沸腾汽化过程中发热元件2的换热面积(表面积)、强化传热效果，可以对发热元件2的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置，其特征在于，所述液冷散热装置适用于刀片服务器，所述刀片服务器设置有服务器刀壳(12)以及服务器主板(1)，所述服务器刀壳(12)内设置有腔体，所述腔体内盛放有液态冷媒，所述服务器主板(1)上设置有多个发热元件(2)，所述发热元件(2)浸没于所述液态冷媒，所述液态冷媒对所述发热元件(2)吸热后沸腾汽化，所述液冷散热装置包括：浸没射流装置以及冷媒输送装置(5)；/n所述冷媒输送装置(5)设置于所述腔体的底部，所述冷媒输送装置(5)连接于所述浸没射流装置的进液端，所述冷媒输送装置(5)用于将所述腔体底部的液态冷媒输送至所述浸没射流装置；/n所述浸没射流装置固定在所述腔体的侧壁，所述浸没射流装置设置于所述发热元件(2)的对侧，所述浸没射流装置的侧壁上设置有多个上倾斜的射流喷嘴(4)，多个所述射流喷嘴(4)分别连接于刀壳流道(13)中多条逐级分流的流道分支，所述刀壳流道(13)连接于所述冷媒输送装置(5)，所述射流喷嘴(4)喷射出的液态冷媒击打在所述发热元件(2)上，/n其中，所述射流喷嘴(4)上设置有多个射流喷孔(41)，所述射流喷孔(41)与所述发热元件(2)之间的间距为所述射流喷孔(41)直径的预设倍数。/n...

【技术特征摘要】
1.刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置，其特征在于，所述液冷散热装置适用于刀片服务器，所述刀片服务器设置有服务器刀壳(12)以及服务器主板(1)，所述服务器刀壳(12)内设置有腔体，所述腔体内盛放有液态冷媒，所述服务器主板(1)上设置有多个发热元件(2)，所述发热元件(2)浸没于所述液态冷媒，所述液态冷媒对所述发热元件(2)吸热后沸腾汽化，所述液冷散热装置包括：浸没射流装置以及冷媒输送装置(5)；
所述冷媒输送装置(5)设置于所述腔体的底部，所述冷媒输送装置(5)连接于所述浸没射流装置的进液端，所述冷媒输送装置(5)用于将所述腔体底部的液态冷媒输送至所述浸没射流装置；
所述浸没射流装置固定在所述腔体的侧壁，所述浸没射流装置设置于所述发热元件(2)的对侧，所述浸没射流装置的侧壁上设置有多个上倾斜的射流喷嘴(4)，多个所述射流喷嘴(4)分别连接于刀壳流道(13)中多条逐级分流的流道分支，所述刀壳流道(13)连接于所述冷媒输送装置(5)，所述射流喷嘴(4)喷射出的液态冷媒击打在所述发热元件(2)上，
其中，所述射流喷嘴(4)上设置有多个射流喷孔(41)，所述射流喷孔(41)与所述发热元件(2)之间的间距为所述射流喷孔(41)直径的预设倍数。


2.如权利要求1所述的刀片服务器壳内部的自循环浸没射流相变液冷散热装置，其特征在于，所述刀壳流道(13)内嵌于所述腔体的侧壁；
所述液冷散热装置包括：流量控制装置(6)；
所述流量控制装置(6)设置于所述流道分支的末端与所述射流喷嘴(4)之间，所述流量控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：默蓬勃，沈卫东，伊波力，郭双江，
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