CN117222190A - 十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制冷技术领域，提供了十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用。十氟己烯的相变温度为52±1℃，汽化潜热为112±3KJ/kg，利用其作为冷却剂，散热效率高，能够满足两相浸没式冷却系统的应用需求；并且，十氟己烯的ODP值(臭氧破坏指数)为0，GWP值(温室效应指数)＜20，具有优异的环保性。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用。
背景技术
数据中心是我国的重要基础设施之一，随着行业规模不断扩大，市场收入逐年增加，用电量与日俱增。在数据中心服务器的运行过程中，往往会产生大量热量，热量如果不能及时散发出去，会大幅降低服务器的降低运行效率。目前，我国投入运行的数据中心中，普遍采用的是风冷散热系统，但风冷系统能效比较低，散热设备耗能居高不下。
液冷散热系统是利用冷却液进行散热的系统，相比于传统风冷散热系统，具有更好的节能效果和制冷能力。目前，液冷散热系统分为间接接触式液冷和直接浸没式液冷。直接浸没式冷却是将发热的电子元件完全浸入装满冷却液的箱体中，冷却液直接带走电子元件工作时产生的热量。
直接浸没式液冷又为两相液冷和单相液冷。在两相浸没式液冷是通过冷却液的相变提高液体的传热效率，在单相浸没式液冷采用的冷却液在循环散热过程中始终维持液态，不发生相变。两相浸没式液冷由于冷却液发生了相变，传热效率更高，极具发展前景。
氟化物是一种化学性质稳定、且对环境影响较小的物质，是目前应用较广泛的冷却剂。两相浸没式冷却系统中，常用的冷却液为短链氟化物，如FC-72、Novec-649、HFE-7100、六氟丙烯二聚体(D1)或HT-55等。但是，这些氟化物的散热效果还有待进一步提升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用。本发明将十氟己烯应用于两相浸没式冷却系统中，散热效果好，且环保性好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用，所述十氟己烯的结构如式I所示；
所述十氟己烯的汽化潜热为112±3KJ/kg；
所述十氟己烯在1KHz条件下，具有＜2.2的介电常数；
所述十氟己烯，具有优异的环保优势，其ODP值为0，GWP值＜20。
所述两相浸没式冷却系统包括冷却剂槽、换热器(又称为冷凝器)、压力监测器和温度监测器，所述应用包括将所述十氟己烯直接加入到所述冷却剂槽中。
所述应用包括将冷却剂槽中的发热元件完全浸没在所述十氟己烯中。
优选的，所述十氟己烯单独直接加入到冷却剂槽中，然后完全浸没冷却剂槽中的发热元件。
优选的，所述应用还包括将所述十氟己烯和助剂互溶后共同使用，加入到冷却剂槽中，完全浸没冷却剂槽中的发热元件。
优选的，所述助剂为抗氧剂，所述助剂的添加量为所述十氟己烯质量的0.01％～0.5％。
优选的，所述抗氧剂为HW-5057、TSA-011、HN-150和AO-80中的一种或多种。
优选的，所述两相浸没式冷却系统包括芯片散热系统、服务器散热系统、超算数据中心散热系统或新能源车热管理系统。
本发明提供了十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用，所述十氟己烯的结构式如式I所示。所述的十氟己烯的相变温度为52±1℃，汽化潜热为112±3KJ/kg，1KHz条件下的介电常数＜2.2。利用其作为冷却剂，散热效率高，控温稳定性强，完全能够满足两相浸没式冷却系统的应用需求；并且，十氟己烯的ODP值(臭氧破坏指数)为0，GWP值(温室效应指数)为＜20，具有优异的环保优势。
具体实施方式
本发明提供了十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用，所述十氟己烯的结构如式I所示；
本发明对所述两相浸没式冷却系统的结构没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可，具体的，所述两相浸没式冷却系统至少包括冷却剂槽、换热器(又称为冷凝器)、压力检测器和温度检测器；所述冷却剂槽为封闭式，散热元件置于所述冷却剂槽中，冷却剂将所述散热元件浸没；冷凝器用于将气相的冷却剂冷凝为液相，冷凝为液相的冷却剂通过重力作用返回冷却剂槽中，无需额外提供循环动力。在本发明的具体实施例中，所述两相浸没式冷却系统优选包括芯片散热系统、服务器散热系统、超算数据中心散热系统或新能源车热管理系统。
在本发明中，所述十氟己烯的分子式为CF3CH＝CHCF2C2F5，化学名称为1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-十氟-2-己烯；所述十氟己烯的相变温度为52±1℃，汽化潜热为112±3KJ/kg，1KHz条件下的介电常数＜2.2，ODP值为0，GWP值为＜20。本发明对所述十氟己烯的来源没有要求，可以采用市售的上述化合物，也可以采用本领域技术人员熟知的方法制备。
在本发明中，所述十氟己烯可单独使用，也可和助剂一起复合使用，所述助剂包括抗氧剂，所述助剂的添加量优选为所述十氟己烯质量的0.01％～0.5％；所述抗氧剂优选为HW-5057、TSA-011、HN-150和AO-80中的一种或多种。在本发明中，抗氧剂对十氟己烯的成分含量有稳定作用，可延长十氟己烯的使用寿命。
在本发明中，所述十氟己烯具体是作为两相浸没式冷却系统的冷却剂使用，应用时，将所述十氟己烯加入所述两相浸没式冷却系统的冷却剂槽中，发热元件完全浸没在所述十氟己烯中，所述十氟己烯直接与发热元件接触，通过相变实现冷却降温；所述相变具体为：液相的十氟己烯吸收发热元件工作时产生的热量而蒸发为气相，气相在换热器(冷凝器)上自冷凝后又变为液相。本发明采用的十氟己烯通过吸收发热元件工作时所产生的热量而蒸发，带走发热元件的热量，以达到冷却降温的目的，可将发热元件的温度维持在65℃以下稳定运行。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
采用式I所示的十氟己烯为冷却剂，将其加入两相浸没式冷却系统的冷却剂槽中，将机架式服务器戴尔R750XS浸没在冷却剂中，连续运行48小时，观察CPU元件的温度变化。
对比例1
其他条件和实施例1相同，仅将式I所示的十氟己烯替换为以下结构：
对比例2
其他条件和实施例1相同，仅将式I所示的十氟己烯替换为以下结构：
对比例3
其他条件和实施例1相同，仅将式I所示的十氟己烯替换为以下结构：
对比例4
其他条件和实施例1相同，仅将式I所示的十氟己烯替换为HT-55。
对比例5
其他条件和实施例1相同，仅将式I所示的十氟己烯替换为FC-72。
对比例6
其他条件和实施例1相同，仅不采用冷却剂，采用风扇进行风冷。
表1制冷效果测试结果
根据表1中的数据可以看出，实施例1物质具有更高的汽化潜热，采用式I所示的的十氟己烯作为冷却剂应用于两相浸没式冷却系统中，能够将电子元件的运行温度稳定控制在较低范围内，效果明显优于市售的FC-72、HT-55以及风冷方式，对比例1～3为式I所示十氟己烯的同分异构体，根据表1中的数据可以看出，式I所示十氟己烯和对比例1～3相比，也具有更好的冷却效果。
实施例2
将式I所示的十氟己烯和抗氧剂复合，其中抗氧剂的添加量为十氟己烯质量的0.1％，进行模拟加速老化试验，测试老化前后十氟己烯的含量，结果如表2所示：
表2模拟加速老化试验结果
从表中数据判断，十氟己烯中加入抗氧剂，经模拟加速老化后，其成分含量变化更小，对十氟己烯的成分含量有一定得稳定性作用，在作为冷却剂使用时可起到延长寿命的效果。并且，按照实施例1的方法对添加抗氧剂后的十氟己烯的冷却效果进行测试，结果表明，十氟己烯+0.1％HW-5057、十氟己烯+0.1％TSA-011和十氟己烯+0.1％HN-150的冷却效果均和实施例1相当，说明添加抗氧剂不会影响十氟己烯的冷却效果。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.十氟己烯在两相浸没式冷却系统中的应用，所述十氟己烯的结构如式I所示；
2.根据权利要求1所述的十氟己烯，其特征在于，所述十氟己烯的汽化潜热为112±3KJ/kg。
3.根据权利要求1所述的十氟己烯，其特征在于，所述十氟己烯在1HKz条件下介电常数＜2.2。
4.根据权利要求1所述的十氟己烯，其特征在于，所述十氟己烯的ODP值为0，GWP值＜20。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述两相浸没式冷却系统包括封闭式冷却剂槽、换热器、压力检测器和温度监测器，所述应用包括将所述十氟己烯直接加入所述冷却剂槽中。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用包括将发热元件浸没在所述十氟己烯中。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，将所述十氟己烯单独直接加入到冷却剂槽中。
8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述十氟己烯与助剂共同使用，所述助剂为抗氧剂，所述助剂的添加量为所述十氟己烯质量的0.01％～0.5％。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述抗氧剂为HW-5057、TSA-011、HN-150和AO-80中的一种或多种。
10.根据权利要求1、权利要求5～9任意一项所述的应用，其特征在于，所述两相浸没式冷却系统包括芯片散热系统、服务器散热系统、超算数据中心散热系统或新能源车热管理系统。
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