CN113473801A - 一种用于浸没相变冷却电子设备的冷媒介质及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于浸没相变冷却电子设备的冷媒介质及系统，所述冷媒介质为全氟‑2‑甲基‑2,3‑环氧戊烷、全氟‑4‑甲基‑2‑戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种或者任意组分混合。本发明提供的浸没式相变冷媒介质具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、高汽化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全球变暖潜能值(GWP)、零臭氧消耗潜能值(ODP)等特点。同时，本发明所述冷媒介质可以提升冷媒介质的汽化潜热，从而使得应用所述冷媒介质的冷却系统的系统功率得到显著的降低，还能够间接使得应用所述冷媒介质的冷却系统结构紧凑且系统寿命提升。
Description
技术领域
本发明涉及液态冷媒介质领域，尤其涉及一种用于浸没相变冷却电子设备的冷媒介质及系统。
背景技术
在数字经济时代，随着人工智能、云计算、区块链、大数据技术、超级计算机的迅速发展，运算数据量更是以几何倍数增长。承担这些数据运算和存储的数据中心，也出现了高密高电的发展趋势。这样的快速发展带来一个严峻的问题即电子设备散热问题，传统的风冷散热技术已不能完全满足电子设备的散热需求，并存在噪音大、能耗高的问题，制约着数据中心的进一步发展。
随着近几年科学技术的进步，液冷散热逐渐代替了传统的风冷散热技术，相对于风冷散热，液冷散热不仅提高了散热效率，同时降低了能耗，节省了空间。浸没式冷却技术是一种以液体作为传热介质，将发热器件完全或部分浸没在液体中，发热器件与介质直接接触并进行热交换的冷却技术。液体浸没式冷却技术直接从热源(核心处理单元、内存模块等)中吸收热量，消除了安全因素，同时能降低能耗与节省空间。
因为发热器件与介质直接接触，所以冷媒介质需要与冷却系统中的金属、非金属材料有良好的兼容性、具备良好的换热性能和流动性能。浸没式冷媒介质按性质分类主要可分为三种：水、矿物油、氟碳介质。由于水容易引入杂质离子使其电绝缘性下降，从而容易造成设备短路。矿物油具有较高的电绝缘性能，但矿物油具有可燃性，一旦设备产生电火花或有外来火源、静电等都容易发生燃烧爆炸。氟碳介质冷却液具有高绝缘性、低粘度、低/无毒、良好的兼容性和稳定性、不可燃性、低全球变暖潜能值(GWP)、零臭氧消耗潜能值(ODP)等特点，得到了普遍认可并广泛应用。
发明内容
本发明提供的用于浸没相变冷却电子设备的冷媒介质及系统，所述浸没式相变冷媒介质具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、高汽化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全球变暖潜能值(GWP)、零臭氧消耗潜能值(ODP)等特点。同时，本发明所述冷媒介质可以提升冷媒介质的汽化潜热，从而使得应用所述冷媒介质的冷却系统的系统功率得到显著的降低，还能够间接使得应用所述冷媒介质的冷却系统结构紧凑且系统寿命提升。
第一方面，本发明提供一种用于浸没相变冷却的冷媒介质，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种、三种或者任意组分混合。
可选地，所述冷媒介质为两种或两种以上组分混合时，每种组分质量占比均为4-70％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述冷媒介质为全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷中的至少一种、两种或者三种组分混合；或者所述冷媒介质包括主要成分和次要成分，其中，所述主要成分为全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷中的至少一种、两种或者三种组分混合；所述次要成分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟戊烷中至少一种组分进行混合；
优选地，当所述冷媒介质包括主要成分和次要成分时，所述主要成分质量占比均为50-98％；所述次要成分的质量占比均为2-50％，以组合物总质量为100％计算。
第二方面，本发明提供一种用于浸没相变冷却的冷媒介质，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的至少一种与全氟己烷、全氟戊烷中的至少一种组分的混合。
可选地，所述冷媒介质为两种或两种以上组分混合时，每种组分质量占比均为1-98％，以组合物总质量为100％计算。
所述冷媒介质为两种组分混合时，第一组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的一种，所述第二组分为全氟己烷、全氟戊烷中的一种。
可选地，所述第一组分的质量占比均为1-98％；所述第二组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述第一组分的质量占比均为50-98％；所述第二组分的质量占比均为2-50％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述冷媒介质为三种组分混合时，第三组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的任意两种；所述第四组分为全氟己烷、全氟戊烷中的一种；
优选地，所述第三组分的质量占比均为2-80％；所述第四组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算；
更优选地，所述第三组分的质量占比均为4-70％；所述第四组分的质量占比均为1-40％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述冷媒介质为三种组分混合时，第五组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的一种；所述第六组分为全氟己烷和全氟戊烷两种成分混合而成；
优选地，所述第五组分的质量占比均为2-80％；所述第六组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算；
更优选地，所述第五组分的质量占比均为4-70％；所述第六组分的质量占比均为1-40％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷五种组分混合时，包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷4-70％；全氟-4-甲基-2-戊烯4-70％，全氟己酮4-70％；全氟己烷1-40％，和全氟戊烷1-40％。
可选地，所述冷媒介质的制备方法为：按照原料配方比，将所述两种或两种以上组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
第三方面，本发明提供一种浸没相变冷却系统，所述冷却系统包括上述用于浸没相变冷却的冷媒介质，以及
发热元件，至少一个用于容纳所述冷媒介质和发热元件的腔体结构；以及与腔体结构连接的冷却装置和循环装置。
可选地，所述腔体结构、冷却装置以及循环装置通过管道连接形成一冷却循环管路；
或者，所述冷却装置内设于所述腔体结构内。
本发明实施例提供的用于浸没相变冷却电子设备的冷媒介质及系统，与现有技术相比，本发明的有意效果在于：
1)本发明实施例所述冷媒介质首先具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、低介电常数(低极性)、高热传导率、高汽化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全球变暖潜能值(GWP)、零臭氧消耗潜能值(ODP)等特点。与传统的空气冷却技术相比，能耗可节约90％左右。其次，所述冷媒介质应用范围广，可用于-115℃～165℃的环境中，冷却液不会凝固和气化，并保持良好的热导率和流动性。再者所述冷媒介质有着足够的安全性能，不可燃、不爆、无毒及对环境友好。最后，与现有技术常用的水和矿物油冷媒介质相比，本发明的冷媒介质具有更好的安全效果及冷却性能。与现有技术已有的氟碳冷媒介质相比，本发明的冷媒介质具有材料相容性更好，不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，使用中不会漏液。
2)本发明实施例所述冷媒介质过将全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的至少一种与全氟己烷、全氟戊烷中的至少一种组分的混合形成，使得所形成的冷媒介质的汽化潜热能够在主要成分的基础上额外再提升5-20％；从而使得应用其的冷却系统的系统功耗降低，散热效率提高，进而达到节能的目的。同时通过控制各组分的不同混合形式或者各组分的用量即可灵活调控冷媒介质的汽化潜热，使得所述冷媒介质具有良好的流动性能和换热性能。因此本发明提供的浸没式相变冷媒介质具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、高汽化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全球变暖潜能值(GWP)、零臭氧消耗潜能值(ODP)等特点。同时，本发明所述冷媒介质可以提升冷媒介质的汽化潜热，从而使得应用所述冷媒介质的冷却系统的系统功率得到显著的降低，还能够间接使得应用所述冷媒介质的冷却系统结构紧凑且系统寿命提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一实施例的冷却系统循环原理示意图。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明的一种可选的实施方式，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种、三种或者任意组分混合。
可选地，所述冷媒介质为两种或两种以上组分混合时，每种组分质量占比均为4-70％，以组合物总质量为100％计算。
与现有技术相比，本发明实施例有益效果体现在：
1)本发明实施例提供的所述冷媒介质具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、低介电常数(低极性)、高热传导率、高汽化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全球变暖潜能值(GWP)、零臭氧消耗潜能值(ODP)等特点。与传统的空气冷却技术相比，能耗可节约90％左右。
2)本发明实施例提供的所述冷媒介质应用范围广，可用于-115℃～165℃的环境中，冷却液不会凝固和气化，并保持良好的热导率和流动性。
表1：
从表1可以看出，本发明提供的浸没式相变冷媒介质有着足够的安全性能，不可燃、不爆、无毒及对环境友好。
3)与现有技术常用的水和矿物油冷媒介质相比，本发明的冷媒介质具有更好的安全效果及冷却性能。与现有技术已有的氟碳冷媒介质相比，本发明的冷媒介质具有材料相容性更好，不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，使用中不会漏液。
4)本发明冷媒介质具有不导电特性，长时间运行条件下，不对电子设备造成短路危害。
下面结合对照例一、具体实施例1-8和对比实验一，对本发明此种实施方式做作进一步说明。
对照例一
与实施例1相同配置的台式电脑，用普通风扇对CPU换热，同时运行Fur Mark和3DMark烤机程序进行主机双烤，通过CPU-Z程序进行温度检测。显示CPU温度为98℃，GPU温度117℃。计算机出现死机现象。
实施例一
将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用全氟-4-甲基-2-戊烯为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为51℃、GPU温度为62℃、冷却液温度为38℃。计算机配置如下表1。
表2：实施例1计算机配置参数
| 配件 | 主板 | 电源 | CPU | GPU |
| 型号 | MSI-B450-MORTAR-MAX | 600W | RYZEN 7 3800X | NVIDIA RTX 2080Ti |
实施例二
采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用全氟己酮为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为53℃、GPU温度为65℃、冷却液温度为39℃。
实施例三
采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为52℃、GPU温度为67℃、冷却液温度为39℃。
实施例4
采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用65％质量分数的全氟-4-甲基-2-戊烯与35％质量分数的六氟丙烯三聚体的混合液为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为57℃、GPU温度为69℃、冷却液温度为41℃。
实施例5
采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用70％质量分数的全氟-4-甲基-2-戊烯与30％质量分数的全氟庚烷的混合液为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为52℃、GPU温度为63℃、冷却液温度为39℃。
实施例6
采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用50％质量分数的全氟-4-甲基-2-戊烯、25％质量分数的全氟己酮和25％质量分数全氟戊烷的混合液为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为54℃、GPU温度为60℃、冷却液温度为38℃。
实施例7
采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用60％质量分数的全氟-4-甲基-2-戊烯、20％质量分数的全氟辛烷和20％质量分数全氟己烷的混合液为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为55℃、GPU温度为62℃、冷却液温度为39℃。
实施例8
采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却液的上方，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用40％质量分数的全氟-4-甲基-2-戊烯、25％质量分数的六氟丙烯三聚体和35％质量分数全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷的混合液为冷却液。CPU运行过程中发热，冷却液遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷却下来(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为54℃、GPU温度为64℃、冷却液温度为38℃。
该实验中，本发明实施例1-8利用的冷媒介质，使电脑连续稳定运行了五个月，电脑性能均能够保持稳定，未发现冷却液对主板、CPU、GPU等部件造成损害。此时对机箱内的冷却液取样做色谱分析，均未发现新组分产生，说明本发明冷却液对主机内部材料的相容性好，能保证计算机和数据中心稳定安全的运行。
对比实验1
同样条件下，采用与实施例1相同的电脑配置将台式电脑主机置于密闭的液冷装置，液冷装置内装有冷却液及热交换管网，热交换管网浸没在冷却液内，电脑主机的所有配件浸没在冷却液中。采用15％质量分数的甘油、25％质量分数的烷基硅油，60％质量分数的轻质矿物油的混合液作为冷却液，CPU运行过程中发热使冷却液遇热，冷却液接触到热交换管网时被冷却(热交换管网内通入普通自来水进行冷却降温)。电脑主机外联显示器。通过CPU-Z程序检测CPU与GPU的温度，机身配数显温度计显示冷却液温度。在CPU与GPU满负荷运行的情况下，计算机平稳运行24h，CPU温度为73℃、GPU温度为84℃、冷却液温度为65℃。
由此可以看出，将主机在相同的使用条件下，利用矿物油作为主机冷却液的效果不如本发明提供的冷媒介质，并且长期浸泡在油中的线和橡胶类类物品会慢慢被腐蚀，会影响整个系统的故障，影响计算机和数据中心的运行。
本发明的一种可选的实施方式，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的至少一种与全氟己烷、全氟戊烷中的至少一种组分的混合。
具体的，所述全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮均不仅具有易沸腾、不易燃、不导电、无腐蚀性的特性，同时还具有制备工艺要求较低，制备成本低的特点。而所述全氟己烷、全氟戊烷也具有易沸腾、不易燃、不导电、无腐蚀性的特性，另外这两种组分均与全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中任一组分具有良好的兼容性；但其制备工艺要求较高，制备成本高。
因此，经过反复生产试验发现，通过将全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的至少一种与全氟己烷、全氟戊烷中的至少一种组分的混合形成所述冷媒介质，本发明实施例所述冷媒介质具有以下有点：
1)本实施例所述冷媒介质比单一的全氟己烷、全氟戊烷组分在生产使用成本上得到了显著的减少，由于相变浸没冷却系统中需要使用到大量的冷媒介质，减少成本对于技术普及和产品生产方面具有显著的进步。
2)本实施例所述冷媒介质通过将全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的至少一种与全氟己烷、全氟戊烷中的至少一种组分的混合，能够显著所述冷媒介质的汽化潜热。
与单一组分相比，所述冷媒介质的汽化潜热能够在单一组分的基础上额外再提升5-20％(尤其是针对所述冷媒介质的主成分，所述冷媒介质的主成分为质量比在50％以上的组分)；即单位质量的冷媒介质能够带走更多的热量，对于同样的热量需求，不仅可以减少冷媒介质的使用量，还可减小冷却系统体积。
与此同时，冷媒介质的需求量减小，即所需流量减小，相应所需求的泵功率小，从而使得应用其的冷却系统的工作能耗降低，散热效率提高，进而达到节能的目的。
因此，所述冷媒介质不仅能够明显降低生产成本，还能够提升汽化潜热；从而使得应用所述冷媒介质的冷却系统的工作成本以及工作能耗得到大大的降低，还能够间接使得应用所述冷媒介质的冷却系统体积变小、结构更为紧凑且使用寿命大大延长。
可选地，所述冷媒介质为两种或两种以上组分混合时，每种组分质量占比均为1-80％，以组合物总质量为100％计算。
所述冷媒介质为两种组分混合时，第一组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的一种，所述第二组分为全氟己烷、全氟戊烷中的一种。
可选地，所述第一组分的质量占比均为1-98％；所述第二组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述第一组分的质量占比均为50-98％；所述第二组分的质量占比均为2-50％，以组合物总质量为100％计算。
具体的，经过反复生产试验发现，将第二组分少量的混合到第一组分中所形成的所述冷媒介质，可以实现成本节省的最优化，汽化潜热提升效果较为明显。所述第一组分典型但非限制性的质量分数为98％、97％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、或50％。所述第二组分典型但非限制性的质量分数为1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％、20％、30％、40％或50％。
可选地，所述冷媒介质为三种组分混合时，第三组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的任意两种；所述第四组分为全氟己烷、全氟戊烷中的一种；
优选地，所述第三组分的质量占比均为2-80％；所述第四组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算；
更优选地，所述第三组分的质量占比均为4-70％；所述第四组分的质量占比均为1-40％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述冷媒介质为三种组分混合时，第五组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的一种；所述第六组分为全氟己烷和全氟戊烷两种成分混合而成；
优选地，所述第五组分的质量占比均为2-80％；所述第六组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算；
更优选地，所述第五组分的质量占比均为4-70％；所述第六组分的质量占比均为1-40％，以组合物总质量为100％计算。
可选地，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷五种组分混合时，包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷4-70％；全氟-4-甲基-2-戊烯4-70％，全氟己酮4-70％；全氟己烷1-40％，和全氟戊烷1-40％。
可选地，所述冷媒介质的制备方法为：按照原料配方比，将所述两种或两种以上组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
本发明的一种可选的实施方式，所述浸没相变冷却系统包括上述用于浸没相变冷却的冷媒介质，以及发热元件2，至少一个用于容纳所述冷媒介质和发热元件的腔体结构1；以及与腔体结构1连接的冷却装置3和循环装置4。
可选地，所述腔体结构1、冷却装置3以及循环装置4通过管道连接形成一冷却循环管路；
或者，所述冷却装置3内设于所述腔体结构1内。
具体的，发热元件2浸没于箱腔体结构1内的冷媒介质中，发热元件2将热量传递给冷媒介质后，冷媒介质蒸发后经管道流入冷却装置3中，冷却装置3将蒸发后冷媒介质进行换热并冷凝形成液态冷媒介质，最后在通过循环泵4再次流回机箱腔体结构1内。
所述发热元件包括但不限于服务器主板、新能源电池、电力变换装置、雷达、基站芯片等。
另外，本发明实施例所述冷却系统还可包括
鉴于上述冷媒介质所具有的优势，使得应用其的冷却系统具有较低工作能耗的同时，还具有较高的换热效率，节能降耗效果明显。
其次，所述冷却系统还可以通过减少相应的尺寸，减少系统体积，使得系统结构更为紧凑，相同的面积部署更多的系统设备，显著降低了成本。
下面结合对比例1-10、具体实施例9-22和对比实验2，对本发明此种实施方式做作进一步说明。
实施例9
本实施例提供一种冷媒介质，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、和全氟己烷两种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
9-1：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷98％、全氟戊烷2％。
9-2：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷70％、全氟戊烷30％。
9-3：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷60％、全氟戊烷40％。
实施例10
本实施例提供一种冷媒介质，所述冷媒介质包括全氟-4-甲基-2-戊烯和全氟己烷两种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
10-1：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-4-甲基-2-戊烯98％、全氟己烷2％。
10-2：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-4-甲基-2-戊烯70％、全氟己烷30％。
10-3：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-4-甲基-2-戊烯60％、全氟己烷40％。
实施例11
本实施例提供一种冷媒介质，所述冷媒介质包括全氟己酮和全氟己烷两种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
11-1：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：全氟己酮98％、全氟戊烷2％。
11-2：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：全氟己酮70％、全氟戊烷30％。
实施例12
本实施例提供一种冷媒介质，所述冷媒介质包括全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯和全氟己烷三种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
12-1：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷80％、全氟-4-甲基-2-戊烯19％和全氟己烷1％。
12-2：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷45％、全氟-4-甲基-2-戊烯45％和全氟己烷10％。
12-3：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷10％、全氟-4-甲基-2-戊烯70％和全氟己烷20％。
实施例13
本实施例提供一种冷媒介质，所述冷媒介质包括全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟己酮和全氟戊烷三种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
13-1：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷80％、全氟己酮19％和全氟戊烷1％。
13-2：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷45％、全氟己酮45％和全氟戊烷10％。
13-3：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷10％、全氟己酮70％和全氟戊烷20％。
实施例14
本实施例提供一种冷媒介质，所述冷媒介质包括全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟己烷和全氟戊烷三种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
13-1：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷80％、全氟己烷10％和全氟戊烷10％。
13-2：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷70％、全氟己烷15％和全氟戊烷15％。
13-3：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷70％、全氟己烷19％和全氟戊烷1％。
实施例15
本实施例提供一种冷媒介质，所述冷媒介质包括全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷五种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
15-1：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷80％、全氟-4-甲基-2-戊烯4％、全氟己酮4％、全氟己烷1％、全氟戊烷1％。
15-2：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷50％、全氟-4-甲基-2-戊烯20％、全氟己酮20％、全氟己烷5％、全氟戊烷5％。
15-3：所述冷媒介质包括以下质量分数的组分：全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷20％、全氟-4-甲基-2-戊烯50％、全氟己酮20％、全氟己烷9％、全氟戊烷1％。
实施例16-22
实施例16-22分别提供了一种浸没相变冷却系统，分别包含实施例9-15提供的冷媒介质。
该冷却系统包括盛装有冷媒介质的第一机箱腔体结构1、发热元器件2、第一冷却装置3、第一循环泵4、第一管道，具体结构如图1所示。
发热元器件2浸没于第一机箱腔体结构1内的冷媒介质中，发热元器件2将热量传递给冷媒介质后，冷媒介质蒸发后经第一管道流入第一冷却装置3中，第一冷却装置3将蒸发后冷媒介质进行换热并冷凝形成液态冷媒介质，最后在通过第一循环泵4再次流回第一机箱腔体结构1内。
对比例1
本对比例提供一种冷媒介质，为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷。
对比例2
本对比例提供一种冷媒介质，为全氟-4-甲基-2-戊烯。
对比例3
本对比例提供一种冷媒介质，为全氟己酮。
对比例4
本对比例提供一种冷媒介质，为全氟己烷
对比例5
本对比例提供一种冷媒介质，为全氟戊烷。
对比例6-10
对比例6-10分别提供了一种浸没相变冷却系统，分别包含对比例1-5提供的冷媒介质。
对比例6-10提供的冷却系统的具体结构，除了冷媒介质采用对比例1-5提供的冷媒介质，其余与实施例16-22相同。
为了验证上述各实施例和对比例的技术效果，特设以下对比实验。
对比实验2
对实施例9-29和对比例1-15提供的冷媒介质的性能进行检测，具体结果见表3。其中，汽化潜热检测依据GB/T22232-2008；比热容检测依据NB/SH/T0632-2014。
表3
从表3可以看出所述冷媒介质在比热容、金属/非金属/橡胶兼容性以及外观等特性均能够保持良好、且适用于电子设备浸没相变冷却领域；但与单一组分相比，所述冷媒介质的汽化潜热能够在单一组分的基础上额外再提升5-20％，尤其是针对所述冷媒介质的主成分，所述冷媒介质的主成分为质量比在50％以上的组分。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种用于浸没相变冷却的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种或者任意组分混合。
2.根据权利要求1所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为两种或两种以上组分混合时，每种组分质量占比均为4-70％，以组合物总质量为100％计算。
3.根据权利要求1所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷中的至少一种、两种或者三种组分混合；或者所述冷媒介质包括主要成分和次要成分，其中，所述主要成分为全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷中的至少一种、两种或者三种组分混合；所述次要成分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟戊烷中至少一种组分进行混合；
优选地，当所述冷媒介质包括主要成分和次要成分时，所述主要成分质量占比均为50-98％；所述次要成分的质量占比均为2-50％，以组合物总质量为100％计算。
4.一种用于浸没相变冷却的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的至少一种与全氟己烷、全氟戊烷中的至少一种组分的混合。
5.根据权利要求4所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为两种或两种以上组分混合时，每种组分质量占比均为1-98％，以组合物总质量为100％计算。
6.根据权利要求4或5所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为两种组分混合时，第一组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的一种，所述第二组分为全氟己烷、全氟戊烷中的一种。
7.根据权利要求6所述的冷媒介质，其特征在于，所述第一组分的质量占比均为1-98％；所述第二组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算。
8.根据权利要求6或7所述的冷媒介质，其特征在于，所述第一组分的质量占比均为50-98％；所述第二组分的质量占比均为2-50％，以组合物总质量为100％计算。
9.根据权利要求4-6任一所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为三种组分混合时，第三组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的任意两种；所述第四组分为全氟己烷、全氟戊烷中的一种；
优选地，所述第三组分的质量占比均为2-80％；所述第四组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算；
更优选地，所述第三组分的质量占比均为4-70％；所述第四组分的质量占比均为1-40％，以组合物总质量为100％计算。
10.根据权利要求4-6任一所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为三种组分混合时，第五组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮中的一种；所述第六组分为全氟己烷和全氟戊烷两种成分混合而成；
优选地，所述第五组分的质量占比均为2-80％；所述第六组分的质量占比均为1-50％，以组合物总质量为100％计算；
更优选地，所述第五组分的质量占比均为4-70％；所述第六组分的质量占比均为1-40％，以组合物总质量为100％计算。
11.根据权利要求4-6任一所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟-4-甲基-2-戊烯、全氟己酮、全氟己烷、全氟戊烷五种组分混合时，包括以下质量分数的组分：
全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷4-70％；全氟-4-甲基-2-戊烯4-70％，全氟己酮4-70％；全氟己烷1-40％，和全氟戊烷1-40％。
12.根据权利要求4-11任一所述的冷媒介质，其特征在于，所述冷媒介质的制备方法为：按照原料配方比，将所述两种或两种以上组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。
13.一种浸没相变冷却系统，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的冷媒介质或权利要求4-12中任一项所述的冷媒介质；以及
发热元件，至少一个用于容纳所述冷媒介质和发热元件的腔体结构；以及与腔体结构连接的冷却装置和循环装置。
14.根据权利要求13所述的冷却系统，其特征在于，所述腔体结构、冷却装置以及循环装置通过管道连接形成一冷却循环管路；
或者，所述冷却装置内设于所述腔体结构内。
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