CN106941100B - 一种双效冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双效冷却系统，该双效冷却系统包括：冷却箱体，所述冷却箱体包括一用于容置待冷却的对象的容置空间，所述容置空间内设置有绝缘冷却介质；用于将所述冷却箱体内气态的绝缘冷却介质经冷却散热处理后转变为液态的绝缘冷却介质，并回流至所述冷却箱体内的沸腾冷凝系统；以及用于通过将所述冷却箱体内的绝缘冷却介质输送至所述冷却箱体外进行流体对流冷却散热处理，并将流冷却散热处理后的绝缘冷却介质输送至所述冷却箱体内的流体对流冷却系统。本发明采用内循环沸腾冷却和外循环对流冷却两种冷却方法同时冷却的模式，能够强化换热，系统更加灵活，可靠性高，另外，双效冷却系统便于单个循环系统的检修。

Description

一种双效冷却系统
技术领域
本发明涉及散热技术领域，特别涉及一种双效冷却系统。
背景技术
随着电子通信产业的高速发展，电子器件或芯片的功耗日益上升，传统的自然散热，风冷，液冷都已经应用，为了满足电子器件的散热需求。预计将来会有更高功率的芯片迫切的需要更高的冷却效率的技术，需要在一般液冷的技术背景下，进行更高效的冷却形式的研究。
目前应用较多的是外循环的间接液冷形式和浸没式液冷形式。外循环的间接液冷形式只能进行重点芯片的冷却，不能同时针对PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)单板上所有细小芯片进行冷却，而且其冷却形式比浸没式冷却的热阻大。非沸腾式的浸没式冷却换热效果以及温度控制不如沸腾式浸没冷却效果好。而沸腾式浸没式冷却形式，由于其存在传热学上的“传热恶化”效应，所以，每种沸腾式浸没式冷却都有其热流密度的冷却极限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种双效冷却系统，克服现有技术中存在的浸没式液冷系统的冷却极限不高，绝缘冷却介质兼容性不好，维修性不好，可靠性不高的问题和缺陷，采用内循环沸腾冷却和外循环对流冷却两种冷却方法同时冷却的模式，显著冷却电子器件，提高可靠性。
依据本发明的实施例，提供了一种双效冷却系统，包括：
冷却箱体，所述冷却箱体包括一用于容置待冷却的对象的容置空间，所述容置空间内设置有绝缘冷却介质；
用于将所述冷却箱体内气态的绝缘冷却介质经冷却散热处理后转变为液态的绝缘冷却介质，并回流至所述冷却箱体内的沸腾冷凝系统，其中，在所述待冷却的对象发热产生的热量超过预定值时，所述冷却箱体内液态的绝缘冷却介质会被加热形成气态的绝缘冷却介质；以及
用于通过将所述冷却箱体内的绝缘冷却介质输送至所述冷却箱体外进行流体对流冷却散热处理，并将流冷却散热处理后的绝缘冷却介质输送至所述冷却箱体内的流体对流冷却系统。
优选的，所述沸腾冷凝系统包括：固定在所述冷却箱体的容置空间内的、用于将所述容置空间内部的气态的绝缘冷却介质冷凝为液态的绝缘冷却介质，并流回所述容置空间的冷凝器和固定在所述冷却箱体外的、用于对所述冷凝器中的第一循环介质进行冷却处理的第一中间换热器，其中，所述冷凝器的输出端口通过第一管路与所述第一中间换热器的输入端口连接，所述第一中间换热器的输出端通过第二管路与所述冷凝器的输入端口连接，其中，所述第一管路上设置有沸腾冷却循环泵。
优选的，所述第一中间换热器的输入端和输出端连接有第三管路，其中，所述第三管路上设置有沸腾冷却旁通阀。
优选的，所述流体对流冷却系统包括：对流冷却循环泵，将第二循环介质通过第四管路输出所述冷却箱体和通过第五管路将所述第二循环介质输送回所述冷却箱体，以及固定在所述冷却箱体外的、用于对所述第二循环介质进行冷却处理的第二中间换热器。
优选的，所述流体对流冷却系统还包括：固定在所述冷却箱体的容置空间内的、用于将所述第二循环介质喷射到待冷却的对象的表面的分液器、固定在所述冷却箱体的容置空间内的、用于收集喷射到待冷却的对象的表面第二循环介质的集液器，其中，所述集液器的输出端口通过所述第四管路与所述第二中间换热器的输入端口连接，所述第二中间换热器的输出端通过所述第五管路与所述分液器的输入端口连接。
优选的，所述第二中间换热器的输入端和输出端连接有第六管路，其中，所述第六管路上设置有对流冷却旁通阀。
优选的，所述第一中间换热器和第二中间换热器为同一个冷却装置。
优选的，所述绝缘冷却介质为常压下50℃～70℃沸腾的氟化液。
本发明的实施例具有如下有益效果：
1)能够强化换热，将能够达到比任何一个冷却系统单独运行时的更高的换热效率，或更低的冷却温度。
2)系统更加灵活，绝缘冷却介质具有兼容性，绝缘冷却介质可以选择沸腾换热绝缘冷却介质，也可以选择不沸腾的绝缘冷却介质。
3)系统可靠性高，即使单个冷却系统出现故障，也不会立刻导致系统宕机，便于单个循环系统的检修。
附图说明
图1为本发明的双效冷却系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
参见图1，本发明的实施例提供了一种双效冷却系统，包括：冷却箱体1、沸腾冷凝系统和流体对流冷却系统。
冷却箱体1包括一用于容置待冷却的对象的容置空间，容置空间内设置有绝缘冷却介质。绝缘冷却介质作为双效冷却系统的重要组成部分，本发明优选的实施例为，绝缘冷却介质可以为常压下50℃～70℃沸腾的氟化液、较高压力低温沸腾的R134a或其他绝缘冷却介质。本发明优选沸腾换热绝缘冷却介质，但也可以选择不沸腾的绝缘冷却介质。
沸腾冷凝系统用于将冷却箱体内气态的绝缘冷却介质经冷却散热处理后转变为液态的绝缘冷却介质，并回流至冷却箱体内，其中，在所述待冷却的对象发热产生的热量超过预定值时，所述冷却箱体内液态的绝缘冷却介质会被加热形成气态的绝缘冷却介质。
流体对流冷却系统用于通过将冷却箱体1内的绝缘冷却介质输送至冷却箱体1外进行流体对流冷却散热处理，并将流冷却散热处理后的绝缘冷却介质输送至冷却箱体1内。
本发明优选的沸腾冷凝系统实施例为，沸腾冷凝系统包括：固定在冷却箱体1的容置空间内的、用于将容置空间内部的气态的绝缘冷却介质冷凝为液态的绝缘冷却介质，并流回容置空间的冷凝器2和固定在冷却箱体1外的、用于对冷凝器2中的第一循环介质进行冷却处理的第一中间换热器3，其中，冷凝器2的输出端口通过第一管路4与第一中间换热器3的输入端口连接，第一中间换热器3的输出端通过第二管路5与冷凝器2的输入端口连接，其中，第一管路4上设置有沸腾冷却循环泵6。第一中间换热器3的输入端和输出端连接有第三管路7，其中，第三管路7上设置有沸腾冷却旁通阀8。当绝缘冷却介质在待冷却的对象加热情况下沸腾变为气态，再被冷凝器2冷却为液态，滴到箱体内，如此循环。沸腾冷却循环泵6将绝缘冷却介质送入第一中间换热器3中，冷却散热，然后再送回冷却箱体1内的冷凝器2，冷却箱体1内的绝缘冷却介质为气态或气态液态混合物，如此循环。
本发明优选的流体对流冷却系统实施例为，流体对流冷却系统包括：对流冷却循环泵9，将第二循环介质通过第四管路10输出冷却箱体1和通过第五管路11将第二循环介质输送回冷却箱体1，以及固定在所述冷却箱体1外的、用于对第二循环介质进行冷却处理的第二中间换热器12。此时对流冷却循环起到增加浸没式冷却箱体1内的液体流动作用，可以有效地增加浸没式冷却效果。
但是，当绝缘冷却液仅仅增加流动不能散去足够热量时，本发明流体对流冷却系统进一步包括：固定在冷却箱体1的容置空间内的、用于将第二循环介质喷射到待冷却的对象的表面的分液器13、固定在冷却箱体1的容置空间内的、用于收集喷射到待冷却的对象的表面第二循环介质的集液器14，其中，集液器14的输出端口通过第四管路10与第二中间换热器12的输入端口连接，第二中间换热器12的输出端通过第五管路11与分液器13的输入端口连接。设置分液器13和集液器14，通过分液器13直接将绝缘冷却液喷洒到待冷却的对象上可以有效对重点部位和细小部件经行冷却。
进一步的，第二中间换热器12的输入端和输出端连接有第六管路15，其中，第六管路15上设置有对流冷却旁通阀16。当对流冷却循环中，对流冷却旁通阀16打开，而其对应的第二中间换热器12的旁通阀关闭。此时，对流冷却循环系统不需要第二中间换热器12。便于更换、检修第二中间换热器12。同时在不需要使用第二中间换热器12时，可及时关闭第二中间换热器12以降低消耗。
在实际生产应用中，第一中间换热器3和第二中间换热器12可以为同一个冷却装置，既减少了部件又降低了制造成本，还节约空间。
该系统有两套循环冷却原理，一个是沸腾冷凝系统，另一个是流体对流冷却系统。双效冷却系统能够强化换热，达到比任何一个冷却系统单独运行时的更高的换热效率，或更低的冷却温度。同时两套系统即可以单独运行，也可以同时运行。系统可靠性高，即使单个冷却系统出现故障，也不会立刻导致系统宕机，也便于单个循环系统的检修。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双效冷却系统，其特征在于，包括：
冷却箱体，所述冷却箱体包括一用于容置待冷却的对象的容置空间，所述容置空间内设置有绝缘冷却介质；
用于将所述冷却箱体内气态的绝缘冷却介质经冷却散热处理后转变为液态的绝缘冷却介质，并回流至所述冷却箱体内的沸腾冷凝系统，其中，在所述待冷却的对象发热产生的热量超过预定值时，所述冷却箱体内液态的绝缘冷却介质会被加热形成气态的绝缘冷却介质；以及
用于通过将所述冷却箱体内的绝缘冷却介质输送至所述冷却箱体外进行流体对流冷却散热处理，并将流冷却散热处理后的绝缘冷却介质输送至所述冷却箱体内的流体对流冷却系统。
2.根据权利要求1所述的双效冷却系统，其特征在于，所述沸腾冷凝系统包括：固定在所述冷却箱体的容置空间内的、用于将所述容置空间内部的气态的绝缘冷却介质冷凝为液态的绝缘冷却介质，并流回所述容置空间的冷凝器和固定在所述冷却箱体外的、用于对所述冷凝器中的第一循环介质进行冷却处理的第一中间换热器，其中，所述冷凝器的输出端口通过第一管路与所述第一中间换热器的输入端口连接，所述第一中间换热器的输出端通过第二管路与所述冷凝器的输入端口连接，其中，所述第一管路上设置有沸腾冷却循环泵。
3.根据权利要求2所述的双效冷却系统，其特征在于，所述第一中间换热器的输入端和输出端连接有第三管路，其中，所述第三管路上设置有沸腾冷却旁通阀。
4.根据权利要求2所述的双效冷却系统，其特征在于，所述流体对流冷却系统包括：对流冷却循环泵，将第二循环介质通过第四管路输出所述冷却箱体和通过第五管路将所述第二循环介质输送回所述冷却箱体，以及固定在所述冷却箱体外的、用于对所述第二循环介质进行冷却处理的第二中间换热器。
5.根据权利要求4所述的双效冷却系统，其特征在于，所述流体对流冷却系统还包括：固定在所述冷却箱体的容置空间内的、用于将所述第二循环介质喷射到待冷却的对象的表面的分液器、固定在所述冷却箱体的容置空间内的、用于收集喷射到待冷却的对象的表面第二循环介质的集液器，其中，所述集液器的输出端口通过所述第四管路与所述第二中间换热器的输入端口连接，所述第二中间换热器的输出端通过所述第五管路与所述分液器的输入端口连接。
6.根据权利要求4或5所述的双效冷却系统，其特征在于，所述第二中间换热器的输入端和输出端连接有第六管路，其中，所述第六管路上设置有对流冷却旁通阀。
7.根据权利要求4或5所述的双效冷却系统，其特征在于，所述第一中间换热器和第二中间换热器为同一个冷却装置。
8.根据权利要求1所述的双效冷却系统，其特征在于，所述绝缘冷却介质为常压下50℃～70℃沸腾的氟化液。
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