CN116390430A - 一种多联式液冷源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多联式液冷源，包括通过管道依次首尾连接的压缩机、冷凝器、蒸发换热系统和气液分离器，蒸发换热系统包括多个并联连接的蒸发换热支路，每个蒸发换热支路上沿换热介质流向依次设有第一电磁阀、节流装置和蒸发器，节流装置为电子膨胀阀，压缩机出口和蒸发器进口之间并联设有旁通回路，旁通回路上设有第二电磁阀。本发明能够满足不同负载的温控需求。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种多联式液冷源。
背景技术
服务器中心设备布局越来越紧凑，不同设备对液冷源供液温度具有不同要求，同时，即使同一设备在不同工况下，对液冷源的供液温度也有不同要求，为保证这些设备能正常工作，冷源能提供的宽范围温度自动调节能力，目前，压缩制冷式冷源对应负载工况比较单一，负载发生比较大变化时，冷源无法适应相应的负载变化。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多联式液冷源，能够满足不同负载的温控需求。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多联式液冷源，包括通过管道依次首尾连接的压缩机、冷凝器、蒸发换热系统和气液分离器，所述蒸发换热系统包括多个并联连接的蒸发换热支路，每个蒸发换热支路上沿换热介质流向依次设有第一电磁阀、节流装置和蒸发器，所述压缩机出口和蒸发器进口之间并联设有旁通回路，旁通回路上设有第二电磁阀。
在一种可能的实现方式中，所述冷凝器和蒸发换热系统之间的管路上设有冷凝压力调节阀、第一止回阀、储液器、干燥过滤器。
在一种可能的实现方式中，所述压缩机出口和冷凝压力调节阀出口之间并联有差压支路，所述差压支路上设有差压阀。
在一种可能的实现方式中，所述蒸发换热支路为两个。
在一种可能的实现方式中，所述压缩机的入口管道处设有低压开关，压缩机的出口管道处设有高压开关。
在一种可能的实现方式中，所述压缩机的出口管道处设有第一温度传感器，冷凝器入口管道处设有第一压力传感器。
在一种可能的实现方式中，所述冷凝器为两个且并联设置。
在一种可能的实现方式中，蒸发器出口管道处设有第二温度传感器和第二压力传感器。
在一种可能的实现方式中，所述节流装置为电子膨胀阀。
在一种可能的实现方式中，所述换热介质为氟利昂R407C。
在一种可能的实现方式中，所述蒸发器的水侧输入端通过冷却管路与水侧输出端连通，冷却管路上设有自动排气阀、流量传感器、供液泵和负载。
在一种可能的实现方式中，所述负载和供液泵之间的冷却管路上设有两个第一球阀，两个第一球阀之间的冷却管路上设有第一过滤器，两个第一球阀两端并联有分流支路，分流支路上设有第二球阀和膨胀罐。
在一种可能的实现方式中，所述供液泵进液口和出液口之间还并联设有补液回路，所述补液回路上设有第三电磁阀、补液箱、第二过滤器、补液泵和第二止回阀。
本申请的有益效果为：1、设置多个蒸发换热支路，蒸发换热支路上还设有第二温度传感器和第二压力传感器，通过控制蒸发换热支路上电子膨胀阀、第一电磁阀的开关，实现压缩机制冷量在多个蒸发器中的分配，进而实现对不同蒸发换热支路上，不同负载所需换热量的支持。
2、氟利昂R407C的沸点较低，极易蒸发，更便于换热过程的循环进行。
3、通设置低压开关和高压开关，当压缩机的吸气压力过低或出气压力过高时对应开关动作，压缩机停止运行以防止造成系统损坏，起到了对压缩机的保护作用。
4、通过设置干燥过滤器，能够对换热介质进行过滤，从而避免污物进入蒸发换热支路上的蒸发器中。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
图中标记：1、压缩机，2、冷凝器，201、冷凝风机，3、冷凝压力调节阀，4、第一止回阀，5、储液器，6、干燥过滤器，7、蒸发换热支路，701、第一电磁阀，702、节流装置，703、蒸发器，8、气液分离器，9、旁通回路，10、第二电磁阀，11、低压开关，12、高压开关，13、差压阀，14、第一温度传感器，15、第一压力传感器，16、第二温度传感器，17、第二压力传感器，18、自动排气阀，19、流量传感器，20、供液泵，21、第一球阀，22、第一过滤器，23、第二球阀，24、负载，25、第三电磁阀，26、补液箱，27、第二过滤器，28、补液泵，29、膨胀罐，30、第二止回阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本发明实施例提供一种多联式液冷源，包括通过管道依次首尾连接的压缩机1、冷凝器2、蒸发换热系统和气液分离器8，所述蒸发换热系统包括多个并联连接的蒸发换热支路7，每个蒸发换热支路7上沿换热介质流向依次设有第一电磁阀701、节流装置702和蒸发器703，换热介质为氟利昂R407C，氟利昂R407C的沸点较低，极易蒸发，更便于换热过程的循环进行，节流装置702为电子膨胀阀，电子膨胀阀采用PID控制，PID控制其电子膨胀阀为现有技术，不作赘述，所述压缩机1出口和蒸发器703进口之间并联设有旁通回路9，旁通回路9上设有第二电磁阀10，蒸发器703为板式换热器。
其中，所述蒸发换热支路7为两个，所述冷凝器2为两个且并联设置，冷凝器2还包括冷凝风机201，冷凝风机201将冷凝器2的热负荷排向外部空间。
具体的，如图1所示，所述冷凝器2和蒸发换热系统之间的管路上设有冷凝压力调节阀3、第一止回阀4、储液器5、干燥过滤器6，第一止回阀4用于防止换热介质回流，储液器5用于储存冷凝器2出口流出的换热介质，干燥过滤器6能够对换热介质进行过滤，从而避免污物进入蒸发换热支路7的蒸发器703中。
更具体的，所述压缩机1出口和冷凝压力调节阀3出口之间并联有差压支路，所述差压支路上设有差压阀13，所述压缩机1的入口管道处设有低压开关11，压缩机1的出口管道处设有高压开关12，通设置低压开关和高压开关，当压缩机的吸气压力过低或出气压力过高时对应开关动作，压缩机停止运行以防止造成系统损坏，起到了对压缩机的保护作用，压缩机1的出口管道处设有第一温度传感器14，冷凝器2入口管道处设有第一压力传感器15，第一温度传感器14采集压缩机1排气温度，第一压力传感器15采集冷凝器2前压力，蒸发器703出口管道处设有第二温度传感器16和第二压力传感器17，第二温度传感器16和第二压力传感器17分别采集蒸发器703后温度，T3采集蒸发器2后压力。
此外，如图1所示，蒸发器703的水侧输入端通过冷却管路与水侧输出端连通，定义冷却管路一侧为蒸发器703的一次侧，蒸发换热支路7一侧为蒸发器703的二次侧，冷却管路上设有自动排气阀18、流量传感器19、供液泵20和负载24，冷却管路上还设有若干第三温度传感器和若干第三压力传感器，通过设置自动排气阀18排出系统中气体，从而避免氧化腐蚀、循环不畅、循环泵涡空、管道带气运行噪音大等问题，本申请描述的负载24指的是负载发热体或发热元器件，负载24和供液泵20之间的冷却管路上设有两个第一球阀21，两个第一球阀21之间的冷却管路上设有第一过滤器22，两个第一球阀21两端并联有分流支路，分流支路上设有第二球阀23，冷却管路上位于负载24两端分别设有排液球阀。
本发明工作原理如下所述：压缩机1进口吸入低压气态制冷剂，低压气态制冷剂在压缩机1内被压缩，温度升高，形成高温高压气态制冷剂进入循环管路的高压侧，压缩机1出口排出的高温高压气态制冷剂经过冷凝器2后变为高温高压液态制冷剂，但该液态制冷剂的温度低于压缩机1出口排出的高温高压气态制冷剂，而后，高温高压液态制冷剂经过冷凝压力调节阀3、第一止回阀4、储液器5、干燥过滤器6后，分别进入两个蒸发换热支路7，而后，对于每个蒸发换热支路7，高温高压液态制冷剂进入电子膨胀阀进行节流并喷入蒸发器703(低压侧)中，压力降低，变成低温低压的两相制冷剂(即气态+液态)，此时，每个旁通回路9中的第二电磁阀10处于关闭状态，冷却管路中的冷却介质在负载24在负载中吸热后返回液冷源，由供液泵20提供压力，通过换热器与二次侧换热介质进行换热，降温后的冷却介质通过管路再进入负载24，如此循环，从而带走负载24内热量，此过程中负载24被冷却，保证负载24在一个良好的环境下工作，低温低压两相制冷剂在蒸发器703内吸收冷却介质带来的负载24热量后蒸发，变成低温低压的气态制冷剂，然后气态制冷剂从蒸发器703出口流出并进入气液分离器8中，气液分离器8的作用是在蒸发器703中的两相制冷剂蒸发不完全的情况下可以回收其中的液态制冷剂，从而保证进入压缩机1的冷却介质为气态，以此保护压缩机1正常运行，最后从气液分离器8中流出低压气态制冷剂进入压缩机1进行压缩再次变成高温高压的气态制冷剂，如此循环实现对负载24的循环冷却。
除完成上述制冷系统工作流程外，在二次侧流量和回液压力不变情况下，以其中一个蒸发换热支路7为例，当蒸发器703对应二次侧供液温度升高时，第二温度传感器16采集温度升高，第二压力传感器采集压力升高，电子膨胀阀开度增大，通过蒸发器703侧制冷量相应增大，从而满足负载需求；当蒸发器703对应二次侧供液温度，电子膨胀阀开度减小，通过蒸发器703侧制冷量相应减小，从而满足负载要求；当供液温度过低，电子膨胀阀无法实现控温时，打开相应第二电磁阀，通过旁通回路9，对二次侧供液温度进一步控制，通过旁通回路9将压缩机1排出的部分高温高压气体不经过冷凝器2冷凝，而直接送入蒸发器703入口，与经过电子膨胀阀节流后的低温低压制冷剂混合（相当于给蒸发器703一个除了实际负载之外的热负荷），用于提高蒸发温度和回气温度，用于实时调节来稳定供液温度。
同理，另一蒸发换热支路7上的一蒸发器703可通过上述方式实现温度控制，并且两个蒸发器703总的制冷需求量应小于等于压缩1制冷系统最大的制冷量，在此种约束条件下，蒸发器703的数量可以是多个，即蒸发换热支路7为多个，也就是说，有多个负载共用同一个冷源系统，满足不同负载的温控需求。
当然，本发明并不仅限于上述所介绍的实施方式，以下还提供了几种基于本发明的设计构思的其他实施方式。
例如，在实施例2中，与上述介绍的实施方式不同的是，其中一个蒸发器703的冷却管路上还设有包括膨胀罐29，膨胀罐29设置在分流支路上，冷却管路(供液泵20吸口前端)设置膨胀罐39，既消除了由水温变化导致的压力波动、液体膨胀，避免损害其他的系统控制元件，也可以消除因供液泵20启闭而引起的压力波动，因其他阀门开关引起的水锤效应，保护了整个系统免遭水锤的冲击，此外，该冷却管路上的供液泵20进液口和出液口之间还并联设有补液回路，补液回路上设有第三电磁阀25、补液箱26、第二过滤器27、补液泵28和第二止回阀30，冷却管路的介质为氟化液，补液箱26还连接有排液阀，补液箱26上设有液位计和液位开关。
上述实施例中，换热介质采用沸点低的氟利昂R407C，在实施例4中，换热介质也可以采用丙酮、异丁烷、正丁烷、氟化液和R22制冷剂等换热介质。
在实施例3中，与上述介绍的实施方式不同的是，多联式液冷源还包括柜体，所述冷凝器2设置在柜体外侧，冷凝器2设置在柜体外侧，能够减小柜体内安装空间有限的压力。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (13)
1.一种多联式液冷源，其特征在于，包括通过管道依次首尾连接的压缩机（1）、冷凝器（2）、蒸发换热系统和气液分离器（8），所述蒸发换热系统包括多个并联连接的蒸发换热支路（7），每个蒸发换热支路（7）上沿换热介质流向依次设有第一电磁阀（701）、节流装置（702）和蒸发器（703），所述压缩机（1）出口和蒸发器（703）进口之间并联设有旁通回路（9），旁通回路（9）上设有第二电磁阀（10）。
2.根据权利要求1所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述冷凝器（2）和蒸发换热系统之间的管路上设有冷凝压力调节阀（3）、第一止回阀（4）、储液器（5）、干燥过滤器（6）。
3.根据权利要求2所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述压缩机（1）出口和冷凝压力调节阀（3）出口之间并联有差压支路，所述差压支路上设有差压阀（13）。
4.根据权利要求2或3所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述蒸发换热支路（7）为两个。
5.根据权利要求4所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述压缩机（1）的入口管道处设有低压开关（11），压缩机（1）的出口管道处设有高压开关（12）。
6.根据权利要求5所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述压缩机（1）的出口管道处设有第一温度传感器（14），冷凝器（2）入口管道处设有第一压力传感器（15）。
7.根据权利要求6所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述冷凝器（2）为两个且并联设置。
8.根据权利要求7所述的一种多联式液冷源，其特征在于：蒸发器（703）出口管道处设有第二温度传感器（16）和第二压力传感器（17）。
9.根据权利要求8所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述节流装置（702）为电子膨胀阀。
10.根据权利要求9所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述换热介质为氟利昂R407C。
11.根据权利要求10所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述蒸发器（703）的水侧输入端通过冷却管路与水侧输出端连通，冷却管路上设有自动排气阀（18）、流量传感器（19）、供液泵（20）和负载（24）。
12.根据权利要求11所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述负载（24）和供液泵（20）之间的冷却管路上设有两个第一球阀（21），两个第一球阀（21）之间的冷却管路上设有第一过滤器（22），两个第一球阀（21）两端并联有分流支路，分流支路上设有第二球阀（23）和膨胀罐（29）。
13.根据权利要求11所述的一种多联式液冷源，其特征在于：所述供液泵（20）进液口和出液口之间还并联设有补液回路，所述补液回路上设有第三电磁阀（25）、补液箱（26）、第二过滤器（27）、补液泵（28）和第二止回阀（30）。
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