CN115942722A - 一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，包括双相浸没式液冷系统包括上盖、双向冷板冷凝模组、双向冷板模组、分液器、换热冷凝模组、换热器、CDU、循环泵、液体分水器、斜坡和蒸汽接口，双向冷板模组包括冷板、主板、CPU/GPU和相变冷板，液体通过循环泵提供驱动力进入冷板，液体进入冷板后加热蒸发，冷板腔体中也的气液相混合，蒸发的气体使腔体内部压力增大，然后驱动蒸发气体向下进入换热冷凝模组进行液化冷却。本发明通过使用气液双相冷板，可以提高更高的解热，冷板体积小，机构占用空间小，计算节点计算密度更高，使用硅油或者其他绝缘液体，可以更具不同使用需求灵活挑选液体，通用性高。
Description
技术领域
本发明涉及CPU散热技术领域，特别涉及一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统。
背景技术
随着数字经济的大力发展，大型数据中心能耗越来越高，国家提出新建PUE要小于1.3，液冷技术得到大力的发展，卧式单相浸没液冷机柜也得到应用。目前主流的单相浸没液体主要使用沸点高于100度的氟化液，此种液体具有很好的电器绝缘性，也有不错的比热容CP。但随着节点计算密度的提高，CPU的TDP(超过500W，GPUTDP超过700W，而类似内存，硬盘，其他散热期间的功率密度并没有很大的提高。使用单相氟化液浸没散热系统，功耗超过500W的CPU，GPU设计散热器需要很多的散热面积才能解决散热，甚至需要比空气冷却散热器更大，但随着计算密度的提高，需要压缩机构件的空间，然而其他芯片却有很大的散热余量。
为此，提出节点CPU和GPU使用气液双相冷板封闭循环系统，利用气液沸腾相变潜热解决CPU，GPU高功率密度器件，其他器件使用硅油或氟化液浸没液冷，这种混合液冷可以有效解决散热问题，提高节点计算密度，同时使用的液体相比氟化液的成本更低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明涉及一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，包括双相浸没式液冷系统包括上盖、双向冷板冷凝模组、双向冷板模组、分液器、换热冷凝模组、换热器、CDU、循环泵、液体分水器、斜坡和蒸汽接口，所述双向冷板模组包括冷板、主板、CPU/GPU和相变冷板，液体通过循环泵提供驱动力进入冷板，液体进入冷板后加热蒸发，冷板腔体中也的气液相混合，蒸发的气体使腔体内部压力增大，然后驱动蒸发气体向下进入换热冷凝模组进行液化冷却。
作为本发明的一种优选技术方案，所述双相浸没式液冷系统的储液处设置有进液口，液体的沸点可以根据设计需求挑选，选用沸点在50-60度之间工质。
作为本发明的一种优选技术方案，所述双向冷板冷凝模组位于双相浸没式液冷系统的底部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述液体通过一个内部分液器分成2个或多个并联的管路进入热源，2个或多个蒸汽管路进入集气器合成一个蒸汽管路进入换热冷凝模组进行液化冷却。
作为本发明的一种优选技术方案，所述换热冷凝模组底部设置有冷凝的液体，通过循环泵打入分液器，然后进入冷板，循环泵设计在述双相浸没式液冷系统的外部，便于维护，采用双泵冗余设计，提高泵的可靠性。
作为本发明的一种优选技术方案，所述蒸汽接口进入换热冷凝模组进行液化，换热冷凝模组的顶部上下面均设计有高密度的翅片，上部翅片与进液口换热，内部翅片加强蒸汽液化，双向冷板冷凝模组的底部设计有斜坡，右边液化的液体可以通过重力流到左边，进液口在双相浸没式液冷系统的储液处在前后面的底部，液体通过均流网孔板射入双向冷板冷凝模组顶部高密度翅片。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1：本发明通过使用气液双相冷板，可以提高更高的解热，冷板体积小，机构占用空间小，计算节点计算密度更高，使用硅油或者其他绝缘液体，可以更具不同使用需求灵活挑选液体，通用性高。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是双向冷板模组的结构示意图；
图3是双向冷板冷凝模组的原理图；
图4是蒸汽接口的结构示意图；
图中：1、上盖；2、双向冷板冷凝模组；3、双向冷板蒸发器；4、换热器；5、CDU；6、循环泵；7、主板；8、CPU/GPU；9、相变冷板；10、液体分水器；11、斜坡；12、蒸汽接口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-4所示，本发明提供一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，包括双相浸没式液冷系统包括上盖1、双向冷板冷凝模组2、双向冷板模组3、分液器、换热冷凝模组、换热器4、CDU5、循环泵6、液体分水器10、斜坡11和蒸汽接口12，双向冷板模组3包括冷板、主板7、CPU/GPU8和相变冷板9，液体通过循环泵6提供驱动力进入冷板，液体进入冷板后加热蒸发，冷板腔体中也的气液相混合，蒸发的气体使腔体内部压力增大，然后驱动蒸发气体向下进入换热冷凝模组进行液化冷却。
进一步的，双相浸没式液冷系统的储液处设置有进液口，液体的沸点可以根据设计需求挑选，选用沸点在50-60度之间工质。
双向冷板冷凝模组2位于双相浸没式液冷系统的底部。
液体通过一个内部分液器分成2个或多个并联的管路进入热源，2个或多个蒸汽管路进入集气器合成一个蒸汽管路进入换热冷凝模组进行液化冷却。
换热冷凝模组底部设置有冷凝的液体，通过循环泵6打入分液器，然后进入冷板，循环泵6设计在述双相浸没式液冷系统的外部，便于维护，采用双泵冗余设计，提高泵的可靠性。
蒸汽接口12进入换热冷凝模组进行液化，换热冷凝模组的顶部上下面均设计有高密度的翅片，上部翅片与进液口换热，内部翅片加强蒸汽液化，双向冷板冷凝模组2的底部设计有斜坡11，右边液化的液体可以通过重力流到左边，进液口在双相浸没式液冷系统的储液处在前后面的底部，液体通过均流网孔板射入双向冷板冷凝模组2顶部高密度翅片。
具体的，图1是液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，大部分系统设计于单相浸没式液冷设计差不多，单相液体(比如硅油)通过循环泵6驱动液体，加热的液体通过板式换热器和一次侧需要CDU进行热量交换，Tank底部会多出一个双相冷板的换热冷凝模组，我们把次模组放在Tank的进液口位置，进液口的液体温度低，液体流量都会经过此冷凝器，提供很高换热系数,通过控制流量可以有效控制浸没混合系统的解热稳定性；
图2是双向冷板模组的设计原理图，液体通过泵提供驱动力进入冷板，此液体的沸点可以根据设计需求挑选，例如选用沸点在50～60度之间工质，液体进入冷板后加热蒸发，冷板腔体中也气液2相混合体，蒸发的气体是腔体内部压力增大，然后驱动蒸发气体向下进入换热冷凝模组进行液化冷却；
图3是双向冷板冷凝模组原理图，双向冷板冷凝模组底部是冷凝的液体，通过循环泵6打入分液器，然后进入冷板，循环泵6设计在Tank的外面，便于维护，采用双泵冗余设计，提高泵的可靠性；
蒸发液体通过图4蒸汽接口11进入换热冷凝模组进行液化，换热冷凝模组的顶部上下2面设计有高密度的翅片，上部翅片与Tank进液口换热，内部翅片加强蒸汽液化，模组底部设计有一个斜坡11，右边液化的液体可以通过重力流到左边，Tank的进液口在Tank前后面2个面底部，液体通过均流网孔板射入冷凝模组顶部高密度翅片；
CPU/GPU8或其他高功率芯片，液体可以通过一个内部分液器分成2个或多个并联的管路进入热源，2个或多个蒸汽管路进入集气器合成一个蒸汽管路进入换热冷凝模组进行液化冷却；
Tank是指其可产生并储存能量。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，其特征在于，所述双相浸没式液冷系统包括上盖(1)、双向冷板冷凝模组(2)、双向冷板模组(3)、分液器、换热冷凝模组、换热器(4)、CDU(5)、循环泵(6)、液体分水器(10)、斜坡(11)和蒸汽接口(12)，所述双向冷板模组(3)包括冷板、主板(7)、CPU/GPU(8)和相变冷板(9)，液体通过循环泵(6)提供驱动力进入冷板，液体进入冷板后加热蒸发，冷板腔体中也的气液相混合，蒸发的气体使腔体内部压力增大，然后驱动蒸发气体向下进入换热冷凝模组进行液化冷却。
2.根据权利要求1所述的一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，其特征在于，所述双相浸没式液冷系统的储液处设置有进液口，液体的沸点可以根据设计需求挑选，选用沸点在50-60度之间工质。
3.根据权利要求1所述的一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，其特征在于，所述双向冷板冷凝模组(2)位于双相浸没式液冷系统的底部。
4.根据权利要求1所述的一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，其特征在于，所述液体通过一个内部分液器分成2个或多个并联的管路进入热源，2个或多个蒸汽管路进入集气器合成一个蒸汽管路进入换热冷凝模组进行液化冷却。
5.根据权利要求1所述的一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，其特征在于，所述换热冷凝模组底部设置有冷凝的液体，通过循环泵(6)打入分液器，然后进入冷板，循环泵(6)设计在述双相浸没式液冷系统的外部，便于维护，采用双泵冗余设计，提高泵的可靠性。
6.根据权利要求1所述的一种液体隔离式混合气液双相浸没式液冷系统，其特征在于，所述蒸汽接口(12)进入换热冷凝模组进行液化，换热冷凝模组的顶部上下面均设计有高密度的翅片，上部翅片与进液口换热，内部翅片加强蒸汽液化，双向冷板冷凝模组(2)的底部设计有斜坡(11)，右边液化的液体可以通过重力流到左边，进液口在双相浸没式液冷系统的储液处在前后面的底部，液体通过均流网孔板射入双向冷板冷凝模组(2)顶部高密度翅片。
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2023
- 2023-02-14 CN CN202310111801.4A patent/CN115942722A/zh not_active Withdrawn
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