CN217936389U - 一种数据中心热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数据中心冷却技术领域，具体涉及一种数据中心热交换器，包括壳体、进液管、排液管和换热管，所述的壳体内贯穿多个换热管，所述的多个换热管与数据中心的多个服务器机柜一一对应连接，所述的换热管周向分布有翅片，每个换热管通过翅片与相邻换热管连接或者与壳体内壁连接，多个所述的翅片和多个换热管呈网格状连接，所述的进液管和排液管设在壳体外侧两端，进液管通过壳体内部的腔体与排液管连通。该实用新型中，单独的一个或几个换热管连接一个服务器机柜，对每个机柜的散热控制更加方便，减少了对能源的消耗，水平设置的翅片不仅增加了两种液体之间的换热面积，也避免了水流对翅片产生冲击力，解决了管束可能脱落的问题。

Description

一种数据中心热交换器

技术领域

本实用新型涉及数据中心冷却技术领域，具体涉及一种数据中心热交换器。

背景技术

随着科技的快速发展，对数据中心的使用需求越来越多，而数据中心和普通的电脑不同，发热量是十分巨大的，为了保证数据中心稳定运行，数据中心需要配置强大的散热系统，而散热系统需要耗费大量的电力。一个正常运行的数据中心，电力成本就要占到总成本的20％，而散热系统正常运行消耗的电力成本占到总耗电成本的40％左右，所以数据中心的散热成本是非常高昂的。

目前，大多数采用液冷结合空调补冷的方式对数据中心进行冷却。液冷散热主要通过管式换热器进行冷却工作，在目前的管式换热器中进行换热的两种流体，一种在管内流动，一种在管外流动，管束的壁面即为散热面，为提高管外流体的给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向挡板，可以增加流体流速。现有的液冷技术中每个服务器机柜的冷却液入口通入冷却液体，冷却液出口排出吸收热量后的冷却液体，多个服务器机柜排出的冷却液体汇集到同一个管路，再进入热交换器进行换热，换热后通过同一个管路流出，再经过分配器进入每个服务器机柜进行降温，如果热交换器发生故障，影响多个服务器机柜的正常工作，并且分配器的使用额外增加能耗；另外管式换热器内设有用于换热的管束，管束通过一定数量的横向挡板支撑，但是两个横向挡板之间的管束在水流冲击下容易产生振动，并且由于管式换热器内温差效应可能导致管束容易从横向挡板上脱落。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种数据中心热交换器，可以有效解决上述问题。

本实用新型提供如下技术方案，一种数据中心热交换器，包括：壳体、进液管、排液管和换热管，所述的壳体内贯穿多个换热管，所述的多个换热管与数据中心的多个服务器机柜一一对应连接，所述的换热管周向分布有翅片，每个换热管通过翅片与相邻换热管连接或者与壳体内壁连接，多个所述的翅片和多个换热管呈网格状连接，所述的进液管和排液管设在壳体外侧两端，进液管通过壳体内部的腔体与排液管连通。

进一步的，所述的壳体中部为圆柱段，所述的壳体两端设有第一封头和第二封头，所述的第一封头内部为第一腔体，所述的第二封头内部为第二腔体。

进一步的，所述的第一封头外侧设有进液管，所述的第二封头外侧设有排液管，所述的进液管与第一腔体连通，所述的排液管与第二腔体连通。

进一步的，所述的换热管包括换热管入口、换热管段和换热管出口，所述的换热管段周向固定连接有翅片，所述的换热管入口穿过第一封头与服务器机柜的冷却液出口连通，所述的换热管出口穿过第二封头与服务器机柜的冷却液入口连通。

进一步的，所述的翅片两端长度与壳体中部的圆柱段长度相等，多个所述的翅片与多个换热管段外壁之间形成液体流动腔。

进一步的，所述的第一腔体与液体流动腔连通，所述的第二腔体与液体流动腔连通，所述的进液管通过第一腔体、液体流动腔和第二腔体与排液管连通。

进一步的，所述的数据中心热交换器还包括支座，所述的支座设在壳体底部两侧，与壳体焊接。

进一步的，所述的数据中心热交换器还包括多个自动阀门，每个所述的换热管入口与自动阀门通过螺纹固定连接，每个所述的换热管出口与自动阀门通过螺纹固定连接。

进一步的，每个所述的换热管周向均布连接四个翅片。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型中，每个换热器中穿设有与每个服务器机柜对应的换热管，单独的一个或几个换热管连接一个服务器机柜，在自动阀门的作用下，对每个机柜的散热控制更加方便，减少了分配器的使用，从而减少了对能源的消耗，也避免了因热交换器发生故障时影响多个服务器机柜正常工作的问题。

2.本实用新型中，在壳体和换热管之间设置多个翅片，翅片可以起到导热作用，增大了冷却水与冷冻水的换热面积，加快了对冷却水的降温速度，并且多个所述的翅片和多个换热管呈网格状连接，翅片对换热管还起到稳固的支撑作用，同时翅片的方向与液体流动腔内液体流动方向相同，也避免了水流对翅片产生冲击力，解决了管束可能脱落的问题。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型所述的数据中心热交换器结构示意图；

图2为本实用新型所述的数据中心热交换器的剖面图；

图3为本实用新型中图2的横向剖面图；

图4为本实用新型所述的数据中心热交换器的工作示意图。

1、壳体；11、翅片；12、液体流动腔；13、第一封头；131、第一腔体；14、第二封头；141、第二腔体；2、进液管；3、排液管；4、换热管；41、换热管入口；42、换热管段；43、换热管出口；5、支座；6、自动阀门；7、服务器机柜；71、冷却液入口；72、冷却液出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中“上”、“下”方位以实际放置方位为准。

本实用新型提供以下技术方案：

一种数据中心热交换器，包括：壳体1、进液管2、排液管3、换热管4，壳体1内贯穿多个换热管4，多个换热管4与多个服务器机柜7一一对应连接，换热管4周向分布有翅片11，每个换热管4通过翅片11与相邻换热管4连接或者与壳体1内壁连接，多个翅片11和多个换热管4呈网格状连接，进液管2和排液管3设在壳体1外侧两端，进液管2通过壳体1内部的腔体与排液管3连通。

进一步的，壳体1中部为圆柱段，壳体1两端设有第一封头13和第二封头14，第一封头13内部为第一腔体131，第二封头14内部为第二腔体141，第一封头13和第二封头14均为半球形。

进一步的，第一封头13外侧设有进液管2，第二封头14外侧设有排液管3，进液管2与第一腔体131连通，排液管3与第二腔体141连通。

进一步的，换热管4包括换热管入口41、换热管段42和换热管出口43，换热管段42周向固定连接有翅片11，换热管入口41穿过第一封头13与服务器机柜7的冷却液出口72连通，换热管出口43穿过第二封头14与服务器机柜7的冷却液入口71连通。

进一步的，翅片11两端长度与壳体1中部的圆柱段长度相等，多个翅片11与多个换热管段42外壁之间形成液体流动腔12，进液管2通过第一腔体131、液体流动腔12和第二腔体141与排液管3连通，翅片11可以起到导热作用，增大了冷却水与冷冻水的换热面积，加快了对冷却水的降温速度，翅片11对换热管4还起到稳固的支撑作用，同时翅片11与液体流动腔12内液体流动方向相同，也避免了水流对翅片11产生冲击力，

进一步的，数据中心热交换器还包括支座5，支座5设在壳体1底部两侧，与壳体1焊接，支座5对整个壳体1起支撑作用。

进一步的，数据中心热交换器还包括多个自动阀门6，每个换热管入口41与自动阀门6通过螺纹固定连接，每个换热管出口43与自动阀门6通过螺纹固定连接，通过自动阀门6的控制，可自由控制冷却水的流入和流出，从而可方便的控制对每个服务器机柜7的散热工作。

进一步的，每个换热管4外壁周向均布连接四个翅片11，增大了冷冻水与冷却水的换热面积，多个换热管4均布设置在壳体1中，而网格状的液体流动腔12可使其中的液体均匀流动。

当本实用新型在安装时，先将翅片11与换热管4呈网格状焊接在一起，再将其穿设在壳体1内，对连接处进行固定，把第一封头13穿过换热管入口41与壳体1固定连接，对连接处焊接或者通过螺栓连接，把第二封头14穿过换热管出口43与壳体1固定连接，对连接处焊接或者通过螺栓连接，将进液管2密封连接在第一封头13侧面，将排液管3密封连接在第二封头14侧面，将支座5焊接在壳体1底部两侧，每个换热管入口41上安装自动阀门6并通过螺纹固定连接，每个换热管出口43上安装自动阀门6通过螺纹固定连接，将多个服务器机柜7与热交换器的多个换热管4一一对应，用管道将换热管入口41、换热管出口43分别与服务器机柜7中的冷却液入口71、冷却液出口72通过螺纹拧紧，使其之间互相连通，进液管2和排液管3之间通过管道连接冷却塔，进液管2与排液管3中通冷冻水，换热管4中通冷却水。

当本实用新型所述的一种数据中心热交换器在使用时，如图4所示，冷冻水从上方的进液管2进入热交换器，并通过第一腔体131、液体流动腔12和第二腔体141充满整个壳体1内部，冷却水从每个换热管出口43流出经管道到达相应服务器机柜7的冷却液入口71，并进入相应服务器机柜7中，开始对相应服务器机柜进行冷却降温工作，而冷却水在对相应服务器机柜7降温的同时，冷却水自身吸热温度升高，升温后的冷却水经冷却液出口72流出并通过管道经换热管入口41进入换热管段42，此时冷冻水与翅片11以及换热管段42外壁接触，对管内升温后的冷却水进行降温，翅片11与换热管段42相连，由于金属的导热性，相当于增大了冷冻水与冷却水的接触面积，加快了对冷却水的降温速度，经冷冻水降温后的冷却水再次从换热管出口43流出进入服务器机柜7中进行降温工作，如此循环，而对冷却水降温的冷冻水在吸热升温后，经排液管3流出通过管道回到冷却塔中降温后再通过管道经进液管2进入壳体1内开始对冷却水的降温工作，如此循环。该设置中数据中心热交换器在连接中，换热管入口41和换热管出口43连接的自动阀门6可以自动控制冷却水的流入和流出，方便控制对不同服务器机柜7的降温或者调试工作，避免了因热交换器发生故障时影响多个服务器机柜7正常工作的问题，也避免过多使用分配器，也降低了对能源的消耗，通过在壳体1与换热管4之间增设翅片11，利用金属的导热性，大大增加了换热管4的换热面积，从而有效提高了冷却水的降温速度，翅片11对换热管4还起到稳固的支撑作用，同时翅片11的方向与液体流动腔12内液体流动方向相同，也避免了水流对翅片11产生冲击力，解决了管束可能脱落的问题。

Claims (9)

1.一种数据中心热交换器，其特征在于：包括壳体(1)、进液管(2)、排液管(3)和换热管(4)，所述的壳体(1)内贯穿多个换热管(4)，所述的多个换热管(4)与数据中心的多个服务器机柜(7)一一对应连接，所述的换热管(4)周向分布有翅片(11)，每个换热管(4)通过翅片(11)与相邻换热管(4)连接或者与壳体(1)内壁连接，多个所述的翅片(11)和多个换热管(4)呈网格状连接，所述的进液管(2)和排液管(3)设在壳体(1)外侧两端，进液管(2)通过壳体(1)内部的腔体与排液管(3)连通。

2.根据权利要求1所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：所述的壳体(1)中部为圆柱段，所述的壳体(1)两端设有第一封头(13)和第二封头(14)，所述的第一封头(13)内部为第一腔体(131)，所述的第二封头(14)内部为第二腔体(141)。

3.根据权利要求2所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：所述的第一封头(13)外侧设有进液管(2)，所述的第二封头(14)外侧设有排液管(3)，所述的进液管(2)与第一腔体(131)连通，所述的排液管(3)与第二腔体(141)连通。

4.根据权利要求3所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：所述的换热管(4)包括换热管入口(41)、换热管段(42)和换热管出口(43)，所述的换热管段(42)周向固定连接有翅片(11)，所述的换热管入口(41)穿过第一封头(13)与服务器机柜(7)的冷却液出口(72)连通，所述的换热管出口(43)穿过第二封头(14)与服务器机柜(7)的冷却液入口(71)连通。

5.根据权利要求4所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：所述的翅片(11)两端长度与壳体(1)中部的圆柱段长度相等，多个所述的翅片(11)与多个换热管段(42)外壁之间形成液体流动腔(12)。

6.根据权利要求5所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：所述的第一腔体(131)与液体流动腔(12)连通，所述的第二腔体(141)与液体流动腔(12)连通，所述的进液管(2)通过第一腔体(131)、液体流动腔(12)和第二腔体(141)与排液管(3)连通。

7.根据权利要求6所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：所述的数据中心热交换器还包括支座(5)，所述的支座(5)设在壳体(1)底部两侧，与壳体(1)焊接。

8.根据权利要求7所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：所述的数据中心热交换器还包括多个自动阀门(6)，每个所述的换热管入口(41)与自动阀门(6)通过螺纹固定连接，每个所述的换热管出口(43)与自动阀门(6)通过螺纹固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种数据中心热交换器，其特征在于：每个所述的换热管(4)周向均布连接四个翅片(11)。

Images