一种服务器用喷雾液冷相变模组、控制方法及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种服务器用喷雾液冷相变模组、控制方法及其制造方法，包括相变传热模块和喷雾冷却模块，所述相变传热模块包括蒸发端、绝热端及冷凝端，所述冷凝端与喷雾冷却模块固定。本发明专利技术采用阵列式喷雾的布局，一方面增大了喷雾面积，使得作用在换热面上的冷量更均匀，从而降低了服务器芯片内部因热量传递不均匀而产生局部热点的温度；另一方面在保证喷雾效率前提下，降低喷雾高度，减小喷雾冷却模块的体积。块的体积。块的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种服务器用喷雾液冷相变模组、控制方法及其制造方法


[0001]本专利技术涉及数据中心高热流密度服务器散热
，具体涉及一种服务器用喷雾液冷相变模组、控制方法及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着云计算、智能制造、大数据技术的应用，数据中心已成为推动社会进步的重要基础设施。数据中心机房的高密度服务器设备不断增加，高密度服务器设备部署是数据中心建设发展的必然趋势，而高热流密度服务器的散热问题成为制约服务器性能提升的关键。
[0003]液冷散热方式逐渐成为服务器的主流散热手段。现有服务器中的液冷散热方式一般采用的是外置或内置热管微通道水冷模组，存在液体冷却介质需求量大以及散热不均匀的缺点，且散热能力仍然无法跟上服务器高热流密度芯片持续增长的散热需求。
[0004]喷雾冷却技术是一种新型相变冷却技术，具有较小的工质需求量以及与发热固体表面之间没有接触热阻等优点。将其与高效导热和优异均温性的相变元件相结合，能在保证喷雾冷却的高效散热性能的同时，还能将发热芯片的热量均匀传递，解决芯片因温度不均匀而产生的局部热点问题，延长服务器芯片的使用寿命，可在一定程度上解决高热流密度服务器散热难题，因此，提出了一种服务器用喷雾液冷相变模组。

技术实现思路

[0005]为了解决高热流密度服务器散热的难题，本专利技术的目的是提出一种服务器用喷雾液冷相变模组、控制方法及其制造方法。
[0006]本专利技术采用如下技术方案实现：
[0007]一种服务器用喷雾液冷相变模组，包括相变传热模块和喷雾冷却模块；
[0008]所述相变传热模块固定在发热芯片上，包括蒸发端、绝热端及冷凝端，将发热芯片产生的热量经蒸发端、绝热端传递至冷凝端，并释放热量；
[0009]所述喷雾冷却模块，利用高压液体冷却介质或利用高压不凝性气体介质辅助液体冷却介质产生喷雾带走冷凝端释放热量，实现发热芯片散热。
[0010]进一步，所述喷雾冷却模块安装在相变传热模块上方，包括依次叠加设置的储气板、进气板、喷雾板、喷雾液冷板以及设置在储气板上的进气管道、设置在喷雾板上的进液管道以及设置在喷雾液冷板上的流体出口管道；
[0011]所述储气板上设有气体腔以及进气流道；所述进气流道分别与进气管道、气体腔相连通，所述气体腔用于容纳不凝性气体介质；
[0012]所述进气板上设有倒锥形的阵列进气孔；
[0013]所述喷雾板设有分流腔、平行翅片、阵列平行流道、阵列喷雾孔以及进液流道；所述进液流道分别与进液管道、分流腔相连通；所述分流腔与阵列平行流道无边界连通；
[0014]所述喷雾液冷板设有流体出口流道，上表面设有集流腔及喷雾腔，下表面与相变
传热模块的冷凝端固定，所述流体出口流道分别与流体出口管道、集流腔相连通；所述集流腔与喷雾腔无边界相互连通。
[0015]进一步，所述阵列喷雾孔的截面积由上至下先减小后增大，呈圆形漏斗状。
[0016]进一步，所述阵列喷雾孔与阵列进气孔数量相等，且位置一一对应，喷雾孔初始端面的截面积小于阵列进气孔末端的截面积。
[0017]进一步，所述喷雾冷却模块安装在相变传热模块上方，包括入口管道、出口管道以及依次叠加设置的盖板、喷雾板、阵列压力雾化喷头及喷雾液冷板；
[0018]所述盖板设有冷却介质入口、锥形腔以及冷却介质出口，所述冷却介质入口与入口管道连通，所述冷却介质出口与出口管道连通；
[0019]所述喷雾板设置冷却介质出口及与阵列压力雾化喷头连接的阵列螺纹孔，所述阵列压力雾化喷头设置喷雾板与喷雾液冷板之间；
[0020]所述喷雾液冷板设有喷雾腔及集流腔，所述喷雾腔与集流腔无边界互通，所述喷雾腔的下方与冷凝端固定。
[0021]进一步，所述压力雾化喷头设有喷头壳体、喷头入口、静止分流叶片、导流叶片、旋流腔以及喷头出口，所述喷头壳体上设有壳体外螺纹；所述导流叶片上设有导流小孔；所述压力雾化喷头通过壳体外螺纹以螺纹连接方式安装在喷雾板的阵列螺纹孔中。
[0022]进一步，所述压力雾化喷头数量越多，喷头出口底端与喷雾腔底面距离越近。
[0023]进一步，所述相变传热模块为热管或吹胀型均热板。
[0024]一种服务器用喷雾液冷相变模组的控制方法，包括：
[0025]CPU或其他发热芯片所产生的热量经相变传热模块的蒸发端传递至冷凝端并释放大量热量；
[0026]高压不凝性气体介质连续不断从进气管道进入截面积自上而下逐渐减小的倒锥形的阵列进气孔，气体的速度逐渐加快，气体压强逐渐减小，在阵列进气孔的末端形成低压区；
[0027]液体冷却介质通过进液管道被吸入阵列平行流道中，与高压气体进行混合后进入截面积自上而下先减小后增大的圆形漏斗状的阵列喷雾孔，在截面积最小处，气体速度达到最大，压强最小，液体冷却介质进一步被吸入阵列喷雾孔中，在高压的作用下，破碎成细小的液滴群后从阵列喷雾孔的末端喷出，遇到喷雾腔内静止或低速的气流，在液体表面张力、粘性、空气阻力的相互作用下，逐渐由滴落、平滑流、波状流转变为雾状微细群并冲击至喷雾腔的底面，依靠喷雾冲击、液滴相变带走经由相变传热元件传递的热量，进行换热后的流体介质在集流腔内聚集后经出口管道排出。
[0028]一种服务器用喷雾液冷相变模组的控制方法，包括：
[0029]服务器运行过程中，CPU或其他发热芯片所产生的热量经相变传热模块的蒸发端传递至冷凝端并释放大量热量；
[0030]与此同时，高压液体冷却介质由入口管道进入锥形腔体，在液体自身压力的作用下，以很高的速度压入压力雾化喷头，经由静止分流叶片分流成多股液体流束，撞击在导流叶片上，反弹后形成细小液珠并经由导流小孔流入旋流腔产生液体旋流，最后通过压力雾化喷头出口喷射出细小液珠群，细小液滴群遇到喷雾腔内静止或低速的气流，在液体表面张力、粘性、空气阻力的相互作用下，逐渐由滴落、平滑流、波状流转变为雾状微细群并冲击
至喷雾腔的底面，依靠喷雾冲击、液滴相变带走喷雾腔的底面的热量，进行换热后的流体介质在集流腔内聚集后经出口管道排出。
[0031]一种服务器用喷雾液冷相变模组的制作方法，包括：
[0032]通过冲压成型或铣削加工出带阵列热管槽的固定基板；
[0033]采用钎焊焊接方法将热管的蒸发端焊接在固定基板的阵列热管圆槽中，形成相变传热模块；
[0034]依次加工储气板、进气板、喷雾板及喷雾液冷板，所述喷雾液冷板的下表面设置阵列热管圆槽，并采用钎焊焊接方法将其焊接成一体；
[0035]采用钎焊焊接方法将热管的冷凝端焊接在喷雾液冷板的阵列热管圆孔中。
[0036]一种服务器用喷雾液冷相变模组的制作方法，包括：
[0037]通过冲压成型或铣削加工出带阵列热管槽的固定基板；
[0038]采用钎焊焊接方法将热管的蒸发端焊接在固定基板的阵列热管圆槽中，形成相变传热模块；
[0039]通过冲压成型或铣削制造带冷却介质入口、锥形腔以及冷却介质出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，包括相变传热模块和喷雾冷却模块；所述相变传热模块固定在发热芯片上，包括蒸发端、绝热端及冷凝端，将发热芯片产生的热量经蒸发端、绝热端传递至冷凝端，并释放热量；所述喷雾冷却模块，利用高压液体冷却介质或利用高压不凝性气体介质辅助液体冷却介质产生喷雾带走冷凝端释放热量，实现发热芯片散热。2.根据权利要求1所述的服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，所述喷雾冷却模块安装在相变传热模块上方，包括依次叠加设置的储气板、进气板、喷雾板、喷雾液冷板以及设置在储气板上的进气管道、设置在喷雾板上的进液管道以及设置在喷雾液冷板上的流体出口管道；所述储气板上设有气体腔以及进气流道；所述进气流道分别与进气管道、气体腔相连通，所述气体腔用于容纳不凝性气体介质；所述进气板上设有倒锥形的阵列进气孔；所述喷雾板设有分流腔、平行翅片、阵列平行流道、阵列喷雾孔以及进液流道；所述进液流道分别与进液管道、分流腔相连通；所述分流腔与阵列平行流道无边界连通；所述喷雾液冷板设有流体出口流道，上表面设有集流腔及喷雾腔，下表面与相变传热模块的冷凝端固定，所述流体出口流道分别与流体出口管道、集流腔相连通；所述集流腔与喷雾腔无边界相互连通。3.根据权利要求2所述的服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，所述阵列喷雾孔的截面积由上至下先减小后增大，呈圆形漏斗状。4.根据权利要求2所述的服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，所述阵列喷雾孔与阵列进气孔数量相等，且位置一一对应，喷雾孔初始端面的截面积小于阵列进气孔末端的截面积。5.根据权利要求1所述的服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，所述喷雾冷却模块安装在相变传热模块上方，包括入口管道、出口管道以及依次叠加设置的盖板、喷雾板、阵列压力雾化喷头及喷雾液冷板；所述盖板设有冷却介质入口、锥形腔以及冷却介质出口，所述冷却介质入口与入口管道连通，所述冷却介质出口与出口管道连通；所述喷雾板设置冷却介质出口及与阵列压力雾化喷头连接的阵列螺纹孔，所述阵列压力雾化喷头设置喷雾板与喷雾液冷板之间；所述喷雾液冷板设有喷雾腔及集流腔，所述喷雾腔与集流腔无边界互通，所述喷雾腔的下方与冷凝端固定。6.根据权利要求5所述的服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，压力雾化喷头设有喷头壳体、喷头入口、静止分流叶片、导流叶片、旋流腔以及喷头出口，所述喷头壳体上设有壳体外螺纹；所述导流叶片上设有导流小孔；所述压力雾化喷头通过壳体外螺纹以螺纹连接方式安装在喷雾板的阵列螺纹孔中。7.根据权利要求6所述服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，压力雾化喷头数量越多，喷头出口底端与喷雾腔底面距离越近。8.根据权利要求1
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7任一项所述的服务器用喷雾液冷相变模组，其特征在于，所述相变传热模块为热管或吹胀型均热板。
9.一种如权利要求2所述的服务器用喷雾液冷相变模组的控制方法，其特征在于，包括：CPU或其他发热芯片所产生的热量经相变传热模块的蒸发端传递至冷凝端并释放大量...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘敏强，易丽，李超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：