一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数据中心液冷技术领域，具体涉及一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置，由液冷柜本体、冷却散热装置和服务器三部分组成。冷却散热装置包括冷却液管段组件和射流腔，一部分冷却液通过管段组件进入液冷柜本体完全浸没服务器和射流腔，另一部分冷却液通过管段组件进入射流腔；射流腔由缓冲腔、整流网和射流孔板叠加而成，用于向服务器表面喷射冷却液。本发明专利技术采用浸没式冷却技术和射流冷却技术相结合的方式，充分利用液冷柜内冷却液，依靠液体内射流冲击和加速扰动的冷却液吸收服务器的发热量，同时有效解决服务器局部高热流密度区域快速散热的问题，以及空气射流冷却会和空气换热产生热量浪费的问题。却会和空气换热产生热量浪费的问题。却会和空气换热产生热量浪费的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置及方法


[0001]本专利技术涉及数据中心液冷
，具体涉及一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置。

技术介绍

[0002]随着数据中心数量和规模的不断增长，数据中心制冷面临着严峻的挑战，如何解决数据中心服务器的高效散热是目前亟需解决的问题。风冷技术的散热能力较低，不能满足未来高热流密度服务器散热的需求，而液冷具有流动性强、换热系数高等优势是目前数据中心服务器散热技术的研究热点。
[0003]浸没式冷却是将服务器的硬件完全浸入冷却液中，依靠流动的冷却液吸收服务器发热量的一种技术。在单相浸没式系统中，冷却液在换热过程中始终保持液态，通过系统循环实现设备散热，安全可靠。已有部分专利提出了浸没式冷却技术的应用方法。专利CN108966611A提出一种液体浸没冷却式交换机及交换机组，通过将交换机内部的发热器件浸泡于绝缘冷却液内，从而实现对交换机内部发热器件的冷却。但在具体运行过程中，该机组无法有效解决机组局部高热流密度区域的快速散热问题。
[0004]射流冷却将冷却液直接喷射到换热表面进行热交换，同时通过射流本身带来的局部对流换热增强冷却换热能力，能够有效解决局部热量集中区域的散热问题。已有部分专利提出了浸没式冷却技术和射流冷却技术相结合的应用方法。专利CN112099593A提出一种新型液冷散热系统，通过射流机构对导热液朝腔体的导热液进行喷射，提高了腔体的导热液的流动效果，增强了液冷散热系统对电子元器件的换热效果。但在运行过程中，冷却液无法充满整个空间，腔体内的空气会造成冷却液的热损失。并且在该方案中，射流冲击只是应用于小型电子器件上，无法大规模应用在数据中心服务器上，需要探索浸没射流冷却技术在数据中心的应用方式。
[0005]本专利技术提供了一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置及方法。采用浸没式冷却技术和射流冷却技术相结合的方式，将服务器全部浸泡在冷却液中，依靠流动的冷却液吸收服务器的发热量。同时，完全浸没在冷却液中的射流腔向服务器表面喷射冷却液，可以充分利用液冷柜内冷却液，有效解决服务器局部高热流密度区域快速散热的问题，以及空气射流冷却会和空气换热产生热量浪费的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：为了解决
技术介绍
中存在的缺陷，现提供一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置，由液冷柜本体、冷却散热装置和服务器三部分组成。
[0009]所述液冷柜本体包括液冷柜外壁和液冷柜内壁，所述液冷柜本体内浸没冷却液；
所述液冷柜外壁上设有进液口和出液口，所述进液口和出液口位于液冷柜外壁同侧，出液口的位置高于进液口的位置；所述液冷柜内壁位于进液口的上方，所述液冷柜内壁的左端端部与液冷柜外壁的左侧壁面之间留有间隙；
[0010]所述冷却散热装置包括冷却液管段组件和射流腔；
[0011]所述冷却液水平干管与液冷柜的进液口连接，冷却液水平干管穿过液冷柜外壁后，通过三通接头分为射流水平管和浸没水平管两根支管；所述射流水平管通过射流立管与射流腔连通，所述浸没水平管与液冷柜本体连通；
[0012]所述射流腔底部放置在液冷柜内壁上，所述射流腔最顶端的高度低于出液口最底端的高度，所述射流腔平行于液冷柜外壁的左右两侧壁；所述第一射流腔、第二射流腔、第三射流腔、第四射流腔和第五射流腔的底部分别对应与第一射流立管、第二射流立管、第三射流立管、第四射流立管和第五射流立管连通，所述射流立管穿过液冷柜内壁与射流水平管连接；
[0013]所述服务器的底部放置在液冷柜内壁上，所述服务器完全浸没于冷却液中，所述第一服务器、第二服务器、第三服务器和第四服务器等间距布置。
[0014]进一步地，所述射流腔包括射流孔板、整流网和缓冲腔；所述整流网为与缓冲腔尺寸相等的不锈钢编织丝网；所述第一射流腔和第五射流腔的缓冲腔、整流网和射流孔板朝液冷柜本体内部单面布置，所述第二射流腔、第三射流腔和第四射流腔的射流孔板和整流网在缓冲腔两侧对称布置。
[0015]进一步地，所述服务器的高度与射流腔的高度相一致；所述射流腔和服务器的相对位置，从进液口的近端到远端依次为：第一射流腔、第一服务器、第二射流腔、第二服务器、第三射流腔、第三服务器、第四射流腔、第四服务器和第五射流腔，射流腔和服务器两两等距布置。
[0016]进一步地，所述射流冲击孔在射流孔板上采用叉排阵列式排布，所述射流孔板上的所有射流冲击孔喷射出的冷却液可以覆盖对应服务器表面。
[0017]进一步地，所述潜水泵固定在液冷柜内壁上，所述潜水泵底部与回流立管连接，所述回流立管穿过液冷柜内壁与水平干管连接；所述第一立管流量调节阀、第二立管流量调节阀、第三立管流量调节阀、第四立管流量调节阀和第五立管流量调节阀分别对应设置在第一射流立管、第二射流立管、第三射流立管、第四射流立管和第五射流立管的末端；所述水平管流量调节阀设置于射流水平管的起始端；所述潜水泵、流量调节阀的电源线均从液冷柜外壁的密封孔穿出。
[0018]进一步地，所述室内侧换热装置包括液泵、板式换热器和储液罐，所述出液口通过管道和储液罐连通，所述储液罐通过管道和板式换热器的热端进口连通，所述板式换热器的热端出口通过管道和液泵连通，所述液泵通过管道和进液口连通；所述室外侧换热装置包括液冷室外机、循环泵和板式换热器，所述液冷室外机通过管道和循环泵连通，所述循环泵通过管道和板式换热器的冷端进口连通，所述板式换热器的冷端出口通过管道和液冷室外机连通。
[0019]一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置的运行方法，包括：
[0020]冷却液从水平干管通过进液口，在三通接头处分别进入射流水平管和浸没水平管；一部分冷却液通过浸没水平管进入液冷柜本体完全浸没服务器，吸收服务器的发热量；
同时，另一部分冷却液依次通过射流水平管、水平管流量调节阀、射流立管、立管流量调节阀进入射流腔；
[0021]在射流腔内，冷却液首先进入缓冲腔，消除进入射流腔前的初速度，然后冷却液流经整流网进行匀流，处理后的冷却液从射流孔板上的所有射流冲击孔高速喷射出，直接撞击到对应服务器表面，实现散热；
[0022]喷射出的冷却液与浸没的冷却液混合后，一部分从出液口离开进入室内侧换热循环，另一部分通过潜水泵从回流立管进入水平干管，驱动冷却液在液冷柜本体内部循环运动；
[0023]从出液口流出的冷却液分别通过储液罐、板式换热器、液泵和进液口，回到液冷柜本体内部，构成室内侧换热循环；冷源分别通过板式换热器、液冷室外机和循环泵，构成室外侧换热循环，用于冷却流经板式换热器的冷却液。
[0024]进一步地，通过调节第一立管流量调节阀、第二立管流量调节阀、第三立管流量调节阀、第四立管流量调节阀和第五立管流量调节阀，一一对应分别控制进入第一射流腔、第二射流腔、第三射流腔、第四射流腔和第五射流腔的冷却液流量；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置，其特征在于：由液冷柜本体(1)、冷却散热装置和服务器(3)三部分组成。所述液冷柜本体(1)包括液冷柜外壁(1
‑
1)和液冷柜内壁(1
‑
2)，所述液冷柜本体(1)内浸没冷却液；所述液冷柜外壁(1
‑
1)上设有进液口(1
‑
3)和出液口(1
‑
4)，所述进液口(1
‑
3)和出液口(1
‑
4)位于液冷柜外壁(1
‑
1)同侧，出液口(1
‑
4)的位置高于进液口(1
‑
3)的位置；所述液冷柜内壁(1
‑
2)位于进液口(1
‑
3)的上方，所述液冷柜内壁(1
‑
2)的左端端部与液冷柜外壁(1
‑
1)的左侧壁面之间留有间隙；所述冷却散热装置包括冷却液管段组件(5)和射流腔(2)；所述冷却液水平干管(5
‑
4)与液冷柜的进液口(1
‑
3)连接，冷却液水平干管(5
‑
4)穿过液冷柜外壁(1
‑
1)后，通过三通接头(5
‑
3)分为射流水平管(5
‑
1)和浸没水平管(5
‑
6)两根支管；所述射流水平管(5
‑
1)通过射流立管(5
‑
2)与射流腔(2)连通，所述浸没水平管(5
‑
6)与液冷柜本体(1)连通；所述射流腔(2)底部放置在液冷柜内壁(1
‑
2)上，所述射流腔(2)最顶端的高度低于出液口(1
‑
4)最底端的高度，所述射流腔(2)平行于液冷柜外壁(1
‑
1)的左右两侧壁；所述第一射流腔(2
‑
a)、第二射流腔(2
‑
b)、第三射流腔(2
‑
c)、第四射流腔(2
‑
d)和第五射流腔(2
‑
e)的底部分别对应与第一射流立管(5
‑2‑
a)、第二射流立管(5
‑2‑
b)、第三射流立管(5
‑2‑
c)、第四射流立管(5
‑2‑
d)和第五射流立管(5
‑2‑
e)连通，所述射流立管(5
‑
2)穿过液冷柜内壁(1
‑
2)与射流水平管(5
‑
1)连接；所述服务器(3)的底部放置在液冷柜内壁(1
‑
2)上，所述服务器(3)完全浸没于冷却液中，所述第一服务器(3
‑
a)、第二服务器(3
‑
b)、第三服务器(3
‑
c)和第四服务器(3
‑
d)等间距布置。2.根据权利要求1所述的用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置，其特征在于：所述射流腔(2)包括射流孔板(2
‑
1)、整流网(2
‑
2)和缓冲腔(2
‑
3)；所述整流网(2
‑
2)为与缓冲腔(2
‑
3)尺寸相等的不锈钢编织丝网；所述第一射流腔(2
‑
a)和第五射流腔(2
‑
e)的缓冲腔(2
‑
3)、整流网(2
‑
2)和射流孔板(2
‑
1)朝液冷柜本体(1)内部单面布置，所述第二射流腔(2
‑
b)、第三射流腔(2
‑
c)和第四射流腔(2
‑
d)的射流孔板(2
‑
1)和整流网(2
‑
2)在缓冲腔(2
‑
3)两侧对称布置。3.根据权利要求2所述的用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置，其特征在于：所述服务器(3)的高度与射流腔(2)的高度相一致；所述射流腔(2)和服务器(3)的相对位置，从进液口(1
‑
3)的近端到远端依次为：第一射流腔(2
‑
a)、第一服务器(3
‑
a)、第二射流腔(2
‑
b)、第二服务器(3
‑
b)、第三射流腔(2
‑
c)、第三服务器(3
‑
c)、第四射流腔(2
‑
d)、第四服务器(3
‑
d)和第五射流腔(2
‑
e)，射流腔(2)和服务器(3)两两等距布置。4.根据权利要求2所述的用于数据中心服务器散热的浸没射流冷却装置，其特征在于：所述射流冲击孔(2
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【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，袁琳慧，康娜，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：