CN115389056A - 一种液冷设备散热量测量装置 - Google Patents

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CN115389056A CN202210979003.9A CN202210979003A CN115389056A CN 115389056 A CN115389056 A CN 115389056A CN 202210979003 A CN202210979003 A CN 202210979003A CN 115389056 A CN115389056 A CN 115389056A
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张利
周玮
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Abstract

本发明公开一种液冷设备散热量测量装置，装置包括：腔体，用于放置液冷设备，在腔体上设置有空气进口和空气出口；数据采集模块，包括温度传感器和流量传感器，温度传感器测量液冷设备表面、空气进口和空气出口处温度，流量传感器测量空气进口和空气出口处质量流量；散热量计算模块，根据空气的比热容、空气出口的质量流量，以及空气进口与空气出口的空气温度差值确定液冷设备散热速率。本发明通过将液冷设备置于腔体内，能够测量经过腔体的空气所吸收液冷设备散发的热量来确定液冷设备的散热量。并可以根据事先是否获得液冷设备未置于腔体内运转时表面平均温度的情况下，采用不同的测量方法来获得传感器数据，能够分别获得液冷设备的散热量。

Description

一种液冷设备散热量测量装置
技术领域
本发明属于热量测量技术领域，具体的，涉及一种液冷设备散热量测量装置。
背景技术
一些高精电子设备在正常工作时，一般需要水冷处理，其意义一是在于防止过温对性能的影响，稳定设备工作时温度，保证恒温高效；意义二在于避免高精电子设备工作时向周围环境中散发热量，影响其他敏感设备的性能。为此，对于经过水冷处理的电子设备的温度和其散发到周围环境中的热量必须有一个严格的控制。但是，如何精确地测量水冷处理后的电子设备的温度和其散发到周围环境中的热量，成为了一个难题。
目前，对于测量水冷处理后的电子设备的温度和其散发到周围环境中的热量，较常用的方法是用温度计和热流计测量被测电子设备表面的温度和热流密度，然后计算散热量。这种方法对于散热量较大、精度要求不高的环境，有一定的可行性。但对于散热量较小、精度要求较高的场合，该方法的可行性较差。因此，急需一种可以精确测量设备散热量的装置。
发明内容
本发明的目的在于达到在散热量较小、精度要求较高的场合，设计一款简易、快速、精确的液冷设备散热量测量装置，具体技术方案如下：
一种液冷设备散热量测量装置，包括：
腔体，用于放置液冷设备，在所述腔体上设置有空气进口和空气出口；
数据采集模块，包括温度传感器和流量传感器，其中所述温度传感器用于测量所述液冷设备的表面、所述空气进口和所述空气出口处的温度，流量传感器用于测量所述空气进口和所述空气出口处的质量流量；
散热量计算模块，根据空气的比热容、所述空气出口的质量流量，以及所述空气进口与所述空气出口的空气温度差值确定液冷设备散热速率。
可选地，所述腔体包括内外两层绝热层，其中内绝热层为真空层，外绝热层为绝热材料。
可选地，所述温度传感器包括在液冷设备的表面的温度传感器，在空气进口处的温度传感器，以及在空气出口处的温度传感器。
可选地，所述腔体是水平圆柱体，空气进口在所述腔体一端的中部，空气出口在所述腔体另一端的上半部，
并且在所述腔体上部设有观察窗。
可选地，在所述腔体的另一端设置有用以放入液冷设备的入孔；
并且，所述入孔设置有穿板接头，液冷设备的液冷进出液管和设备线缆从所述穿板接头穿出。
可选地，还设置有支撑部分，所述支撑部分包括：
液冷设备支撑架，包括可升降支架以及支撑平台，设置在腔体内用以支撑所述液冷设备；
固定夹，在所述液冷设备支撑架的侧边，用以固定线缆和液冷进出液管。
可选地，所述液冷设备支撑架和所述固定夹是由绝热材料制成。
可选地，在所述腔体内设置有灯带，且所述灯带与感应所述入孔开闭的传感器连接。
可选地，所述散热量计算模块利用输入的第一温度调整进气量，使得液冷设备表面平均温度等于输入的第一温度，然后测量空气出口的质量流量，并根据
Figure BDA0003799636400000021
计算液冷设备散热速率，
其中CP为空气的比热容；
Figure BDA0003799636400000022
为空气出口的质量流量；
T2为空气出口处空气平均温度；
T1为空气进口处空气平均温度，
其中，所述第一温度是指液冷设备未置于所述腔体内运转时表面平均温度。
可选地，所述散热量计算模块通过逐渐增大进气量使得液冷设备表面平均温度趋于恒定，然后测量获得空气出口的质量流量，并根据
Figure BDA0003799636400000031
计算液冷设备散热速率，
其中CP为空气的比热容；
Figure BDA0003799636400000032
为空气出口的质量流量；
T2为空气出口处空气平均温度；
T1为空气进口处空气平均温度。
本发明通过将液冷设备置于腔体内，能够测量经过腔体的空气所吸收液冷设备散发的热量来确定液冷设备的散热量。并且，可以根据液冷设备的运转和待机状态，采用不同的测量方法来获得传感器数据，能够分别获得液冷设备在运转和待机状态下的散热量。
附图说明
图1为本发明实施例的液冷设备散热量测量装置的剖面示意图；
图2为本发明实施例的液冷设备散热量测量装置的正视图；
图中：腔体1、金属层2、真空层3、绝热层5、防辐射膜7、支撑平台8、液冷设备支撑架9、固定夹10、灯带11、空气进口12、空气出口13、入孔14、穿板接头15、腔体支座16、进口温度传感器17、出口温度传感器18、观察窗19。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
下文中液冷设备是指带有液冷装置的电子设备。
本实施例的液冷设备散热量测量装置，包括腔体1、支撑部、数据采集模块、散热量计算模块，其中腔体1用于放置液冷设备，腔体支座16用于支撑整个腔体，在所述腔体1上设置有空气进口和空气出口。腔体1的壁面有五层结构，从内到外分别是金属层2、真空层3、金属层2、绝热层(例如聚氨酯)5、金属层2，在真空层内侧的金属层2朝向腔内的一侧还涂覆有防辐射膜7。
数据采集模块包括多个温度传感器和多个流量传感器，在液冷设备的表面设置有温度传感器。空气进口12位于腔体1一端的中心处，在空气进口处安装有进口温度传感器17，并在空气进口12之前装有流量传感器；空气出口13位于腔体1另一端上半部，空气出口13处安装有出口温度传感器18，其后连接有流量传感器。
所述散热量计算模块利用输入的第一温度调整进气量，使得液冷设备表面平均温度等于输入的第一温度，然后测量空气出口的质量流量，其中，所述第一温度是指液冷设备未置于所述腔体内运转时表面平均温度。
所述散热量计算模块在事先未获得液冷设备未置于所述腔体内运转时表面平均温度的情况下，通过逐渐增大进气量使得液冷设备表面平均温度趋于恒定后，测量获得空气出口的质量流量。所述趋于恒定是指液冷设备表面平均温度稳定在规定的正常工作温度，即稳定在某一温度，或一个温度范围内不再发生变化。
并且，所述散热量计算模块还根据公式
Figure BDA0003799636400000041
计算液冷设备散热速率，
其中CP为空气的比热容；
Figure BDA0003799636400000042
为空气出口的质量流量；
T2为空气出口处空气平均温度；
T1为空气进口处空气平均温度。
所述散热量计算模块可以是存储于存储器中，所述存储器用于存储程序代码和各种数据，并通过处理器执行，从而执行空气出口质量流量获取，和液冷设备散热速率计算。
进一步地，支撑部包括液冷设备支撑架9和支撑平台8，液冷设备支撑架9位于腔体1的最底部，其上方是支撑平台8，该支撑平台8位于中轴线偏下，使得其支撑的液冷设备位于中轴线。固定夹10位于绝热支架9上，用来固定液冷设备的液冷进出液管、电源线以及温度传感器的数据传输线。液冷设备支撑架9、固定夹10是由绝热材料制成，防止通过支撑结构产生明显换热，确保测量结果的精确性。
进一步地，位于腔体的所述另一端具有入孔14，以方便液冷设备进出腔体；腔体1上部设置有观察窗19，优选在正上方偏向一定角度方向上，用于观测腔体内被测液冷设备的放置情况。
进一步地，在所述腔体内还设置有灯带11，并且，是在所述腔体靠近入孔处的壁面上，围绕所述腔体圆周方向设置一组灯带，以保证所述腔体内部操作空间的亮度。所述腔体内安装传感器用以控制所述灯带，述灯带与感应所述入孔开闭的传感器连接，当所述腔体打开时，灯带点亮；所述腔体关闭，灯带熄灭。
进一步地，所述入孔的底部设置有穿板接头，其设备电源线、液冷进出液管，还有各传感器的数据传输线、灯带11的电源线等均会通过穿板接头15穿出腔体。
下面说明一下利用该装置进行测量的方法。一种情况是针对事先获得液冷设备未置于所述腔体内运转时表面平均温度的情况下，测量液冷设备向环境周围散发的热量，具体如下所述。
将液冷设备置于腔内，并使得液冷设备运转，将空气进口12处的空气流量调整为该液冷设备在设计仿真时所确定的值，待液冷设备表面平均温度、空气出口13处空气温度稳定后，比较液冷设备表面平均温度与液冷设备未置于腔内运转时表面平均温度大小，然后根据比较结果进行相应地调节空气进口处空气流量，直至在某一进气量下，液冷设备表面平均温度与液冷设备未置于腔内运转时表面平均温度相同，则停止进气量的调整；在该进气量下，记录稳定后的空气进口和空气出口各温度值以及空气出口质量流量，根据公
式1计算液冷设备的散热速率。
Figure BDA0003799636400000051
其中CP为空气的比热容；
Figure BDA0003799636400000061
为空气出口的空气质量流量；
T2为所述空气出口处的空气平均温度；
T1为所述空气进口处的空气平均温度。
另一种情况是针对事先未获得液冷设备未置于所述腔体内运转时表面平均温度的情况下，测量电机向环境周围散发的热量的方式，具体如下所述。
大致方法和上述第一种情况相同，因为进气量在一定范围内时，进气量应会与液冷设备表面温度呈现线性变化，但是在不断调大进气量时，液冷设备表面温度会趋于恒定，在趋于恒定后，记录各温度值以及空气出口质量流量，采用公式1计算液冷设备的散热速率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种液冷设备散热量测量装置，其特征在于，包括：
腔体，用于放置液冷设备，在所述腔体上设置有空气进口和空气出口；
数据采集模块，包括温度传感器和流量传感器，其中所述温度传感器用于测量所述液冷设备的表面、所述空气进口和所述空气出口处的温度，流量传感器用于测量所述空气进口和所述空气出口处的质量流量；
散热量计算模块，根据空气的比热容、所述空气出口的质量流量，以及所述空气进口与所述空气出口的空气温度差值确定液冷设备散热速率。
2.根据权利要求1所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，所述腔体包括内外两层绝热层，其中内绝热层为真空层，外绝热层为绝热材料。
3.根据权利要求1所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，所述温度传感器包括在液冷设备的表面的温度传感器，在空气进口处的温度传感器，以及在空气出口处的温度传感器。
4.根据权利要求1所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，所述腔体是水平圆柱体，空气进口在所述腔体一端的中部，空气出口在所述腔体另一端的上半部，
并且在所述腔体上部设有观察窗。
5.根据权利要求4所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，在所述腔体的另一端设置有用以放入液冷设备的入孔；
并且，所述入孔设置有穿板接头，液冷设备的液冷进出液管和设备线缆从所述穿板接头穿出。
6.根据权利要求1-5任一所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，还设置有支撑部分，所述支撑部分包括：
液冷设备支撑架，包括可升降支架以及支撑平台，设置在腔体内用以支撑所述液冷设备；
固定夹，在所述液冷设备支撑架的侧边，用以固定线缆和液冷进出液管。
7.根据权利要求6所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，所述液冷设备支撑架和所述固定夹是由绝热材料制成。
8.根据权利要求5所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，在所述腔体内设置有灯带，且所述灯带与感应所述入孔开闭的传感器连接。
9.根据权利要求1所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，所述散热量计算模块利用输入的第一温度调整进气量，使得液冷设备表面平均温度等于输入的第一温度，然后测量空气出口的质量流量，并根据
Figure FDA0003799636390000021
计算液冷设备散热速率，
其中CP为空气的比热容；
Figure FDA0003799636390000022
为空气出口的质量流量；
T2为空气出口处空气平均温度；
T1为空气进口处空气平均温度，
其中，所述第一温度是指液冷设备未置于所述腔体内运转时表面平均温度。
10.根据权利要求1所述的液冷设备散热量测量装置，其特征在于，所述散热量计算模块通过逐渐增大进气量使得液冷设备表面平均温度趋于恒定，然后测量获得空气出口的质量流量，并根据
Figure FDA0003799636390000023
计算液冷设备散热速率，
其中CP为空气的比热容；
Figure FDA0003799636390000024
为空气出口的质量流量；
T2为空气出口处空气平均温度；
T1为空气进口处空气平均温度。
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