DE112016002855T5

DE112016002855T5 - Kühlen von elektronischen Vorrichtungen in einem Datenzentrum

Info

Publication number: DE112016002855T5
Application number: DE112016002855.5T
Authority: DE
Inventors: Soheil Farshchian; Kenneth Dale Shaul
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US11419246B2; WO2016209496A1; GB201717592D0; TWI713434B; TW201836461A; CN107567723B; US20220304195A1; US10462935B2; CN107567723A; US20160381839A1; GB2555025B; US20200015388A1; GB2555025A; TWI632842B; DE202016107159U1; US11622474B2; TW201717736A

Abstract

Ein Thermosiphon umfasst einen Kondensor; einen Verdampfer, der einen Fluidkanal und eine Wärmeübertragungsoberfläche umfasst, die Wärmeübertragungsoberfläche definiert eine Mehrzahl von Fluidpfaden in dem Fluidkanal, die sich durch den Fluidkanal erstrecken, der Verdampfer ist dazu konfiguriert, dass er mit einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen thermisch gekoppelt ist; und ein Transportelement, das den Kondensor und den Verdampfer fluidisch koppelt, das Transportelement umfasst eine Flüssigkeitsleitung, die sich durch das Transportelement erstreckt, um eine flüssige Phase eines Arbeitsfluids in die Fluidpfade zu transportieren, das Transportelement umfasst ferner eine Oberfläche, um die Mehrzahl der Fluidpfade vertikal zu umschließen.

Description

Technisches Feld
Dieses Dokument bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Bereitstellen von Kühlung für elektronische Geräte, so wie Computer-Servergestelle und verwandte Geräte in Computer-Datenzentren, mit einem Thermosiphon.
Stand der Technik
Computerbenutzer konzentrieren sich häufig auf die Geschwindigkeit der Mikroprozessoren der Computer (z.B., Megahertz und Gigahertz). Viele vergessen, dass diese Geschwindigkeit häufig mit einem Preis verbunden ist – einem höheren Energieverbrauch. Dieser Energieverbrauch erzeugt auch Wärme. Das liegt daran, dass nach einfachen Gesetzen der Physik, die ganze Energie irgendwo hingehen muss, und dieses irgendwo ist am Ende die Umwandlung in Wärme. Ein Paar Mikroprozessoren, die auf einer einzelnen Hauptplatine montiert sind, können hunderte von Watt oder mehr an Leistung ziehen. Multiplizieren Sie diese Zahl mit mehreren Tausend (oder Zehntausenden), um die vielen Computer in einem großen Datenzentrum zu berücksichtigen, und man kann die Menge an Wärme leicht abschätzen, die erzeugt werden kann. Die Auswirkungen der Energie, die bei der kritischen Belastung in dem Datenzentrum verbraucht wird, werden häufig verstärkt, wenn man alle die Zusatzgeräte einbezieht, die zu der Unterstützung der kritischen Belastung erforderlich sind.
Viele Techniken können verwendet werden, um elektronische Vorrichtungen (z.B., Prozessoren, Speicher, Netzwerkvorrichtungen, und andere wärmeerzeugenden Vorrichtungen) zu kühlen, die sich auf einem Server oder Netzwerk-Gestellfach befinden. Zum Beispiel kann eine erzwungene Konvektion erzeugt werden, indem ein kühlender Luftstrom über die Vorrichtungen bereitgestellt wird. Ventilatoren, die sich in der Nähe der Vorrichtungen befinden, Ventilatoren, die sich in Computer-Serverräumen befinden, und/oder Ventilatoren, die sich in Luftkanälen befinden, die mit der Luft, die die elektronischen Vorrichtungen umgibt, in fluider Verbindung stehen, können den kühlenden Luftstrom über das Fach zwingen, das die Vorrichtungen enthält. In einigen Fällen können sich eine oder mehrere Komponenten oder Vorrichtungen auf einem Serverfach in einem schwer zu kühlenden Bereich des Faches befinden; beispielsweise ein Bereich, in dem erzwungene Konvektion nicht besonders effektiv oder nicht verfügbar ist.
Die Folge unpassender und/oder ungenügender Kühlung kann der Ausfall von einer oder mehreren elektronischen Vorrichtungen auf dem Fach sein, da eine Temperatur der Vorrichtung eine maximal zulässige Temperatur überschreitet. Während bestimmte Redundanzen in ein Computer-Datenzentrum, ein Servergestell, und sogar in einzelne Fächer eingebaut werden können, kann das Ausfallen von Vorrichtungen aufgrund von Überhitzung zu einem hohen Preis in Bezug auf Geschwindigkeit, Effizienz und Kosten führen.
Thermosiphons sind Wärmetauscher, die mit einem Fluid arbeiten, das eine Phasenveränderung erfährt. Eine flüssige Form des Fluids wird in einem Verdampfer verdampft, und Wärme wird durch die Dampfform des Fluids von dem Verdampfer zu einem Kondensor getragen. In dem Kondensor kondensiert der Dampf, und die flüssige Form des Fluids wird dann über die Schwerkraft zu dem Verdampfer zurückgeführt. Somit zirkuliert das Fluid zwischen dem Verdampfer und dem Kondensor, ohne die Notwendigkeit einer mechanischen Pumpe.
Zusammenfassung
Diese Offenbarung beschreibt ein Thermosiphonsystem, das verwendet werden kann, um eine oder mehrere wärmeerzeugende Vorrichtungen zu kühlen, die in einem Gestell eines Computer-Datenzentrums (z.B., auf einer Hauptplatine, Serverplatine, oder auf andere Weise) montiert sind. In einigen beispielhaften Implementierungen umfasst das Thermosiphonsystem einen Kondensor und einen Durchflusssiedeverdampfer, die mit einer Leitung fluidisch miteinander gekoppelt sind. In einigen Aspekten umfasst der Durchflusssiedeverdampfer einen oder mehrere Fluidpfade, durch die eine flüssige Phase eines Arbeitsfluids fließt, während sie Wärme von der einen oder mehreren wärmeerzeugenden Vorrichtungen erhält und sich in eine Dampf- oder gemischte (Flüssig- und Dampf-)Phase ändert.
In einer beispielhaften allgemeinen Implementierung umfasst ein Thermosiphon einen Kondensor; einen Verdampfer, der einen Fluidkanal und eine Wärmeübertragungsoberfläche umfasst, die Wärmeübertragungsoberfläche definiert eine Mehrzahl von Fluidpfaden in dem Fluidkanal, die sich durch den Fluidkanal erstrecken, der Verdampfer ist dazu konfiguriert, dass er mit einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen thermisch gekoppelt ist; und ein Transportelement, das den Kondensor und den Verdampfer fluidisch koppelt, wobei das Transportelement eine Flüssigkeitsleitung umfasst, die sich durch das Transportelement erstreckt, um eine flüssige Phase eines Arbeitsfluids in die Fluidpfade zu transportieren, wobei das Transportelement ferner eine Oberfläche umfasst, um die Mehrzahl der Fluidpfade vertikal zu umschließen.
In einem ersten Aspekt, der mit der allgemeinen Implementierung kombinierbar ist, ist der Fluidkanal quer zu den Fluidpfaden orientiert.
In einem zweiten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst das Transportelement ferner eine Dampfleitung, die sich durch das Transportelement erstreckt, um eine gemischte Phase des Arbeitsfluids von den Fluidpfaden aufzunehmen.
In einem dritten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, sind die Fluidpfade derart konfiguriert, dass sie Wärme von den wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen zu dem Arbeitsfluid übertragen, um das Arbeitsfluid von der flüssigen Phase in die gemischte Phase zu ändern, zwischen Einlässen der Fluidpfade und Auslässen der Fluidpfade.
In einem vierten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, sind die Einlässe der Fluidpfade an einem ersten Ende der Fluidpfade positioniert und die Auslässe der Fluidpfade sind an einem zweiten Ende der Fluidpfade gegenüber dem ersten Ende positioniert.
In einem fünften Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, sind die Einlässe der Fluidpfade an einem Mittelpunkt der Fluidpfade positioniert, und die Auslässe der Fluidpfade sind an gegenüberliegenden Enden der Fluidpfade positioniert.
In einem sechsten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst die Wärmeübertragungsoberfläche eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen, und die Mehrzahl der Lamellen oder Rippen bilden die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal, und die Mehrzahl der Fluidpfade erstrecken sich quer zu dem Fluidkanal.
In einem siebten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst die Wärmeübertragungsoberfläche eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen, und die Mehrzahl der Lamellen oder Rippen bilden die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal, und die Mehrzahl der Fluidpfade erstrecken sich parallel zu dem Fluidkanal.
In einem achten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst das Transportelement ferner eine Wärmeübertragungsschnittstelle zwischen der Flüssigkeitsleitung und der Dampfleitung, um Wärme von dem Arbeitsfluid in der Dampfleitung zu dem Arbeitsfluid in der Flüssigkeitsleitung zu übertragen.
In einem neunten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, ist die flüssige Phase bei oder in der Nähe einer Sättigungstemperatur des Arbeitsfluids.
In einem zehnten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst die Dampfleitung mindestens zwei Dampfleitungen.
In einem elften Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, ist zumindest ein Bereich der Dampfleitung in einer oberen Hälfte des Transportelements positioniert, und zumindest ein Bereich der Flüssigkeitsleitung ist in einer unteren Hälfte des Transportelements positioniert.
In einem zwölften Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst das Transportelement ein Kondensorende, das einen Einlass der Flüssigkeitsleitung umfasst, der in dem Transportelement relativ zu einem Auslass der Dampfleitung in dem Kondensorende des Transportelements versetzt ist.
In einem dreizehnten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, basieren eine Querschnittsfläche der Flüssigkeitsleitung und eine Querschnittsfläche der Dampfleitung zumindest teilweise auf einer Wärmebelastung der wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen.
In einem vierzehnten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, ist das Transportelement von dem Kondensor zu dem Verdampfer schräg, und eine Größe der Schräge definiert zumindest teilweise eine Flüssigkeitssäule des Arbeitsfluids.
In einem fünfzehnten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, ist die Flüssigkeitssäule des Arbeitsfluids gleich einer Summe einer Mehrzahl von Druckverlusten in einem geschlossenen Fluidkreislauf, der die Flüssigkeitsleitung, den Verdampfer, die Dampfleitung, und den Kondensor umfasst.
Ein sechzehnter Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst ferner einen Abstandshalter, der in dem Fluidkanal positioniert ist.
In einer weiteren beispielhaften allgemeinen Implementierung umfasst ein Verfahren zum Kühlen von wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen in einem Datenzentrum das Fließen einer flüssigen Phase eines Arbeitsfluids von einem Kondensor eines Thermosiphons zu einem Verdampfer des Thermosiphons in einem Transportelement des Thermosiphons; Fließen der flüssigen Phase des Arbeitsfluids von dem Transportelement in einen Fluidkanal des Verdampfers; Fließen der flüssigen Phase des Arbeitsfluids von dem Fluidkanal zu einer Mehrzahl von Fluidpfaden, die sich durch den Fluidkanal erstrecken und zwischen dem Verdampfer und dem Transportelement eingeschlossen sind; Kochen von zumindest einem Teil des flüssigen Arbeitsfluids, das in der Mehrzahl der Fluidpfade fließt, das auf einer Übertragung der Wärme von mindestens einer wärmeerzeugenden Vorrichtung eines Datenzentrums basiert, die thermisch an den Verdampfer gekoppelt ist; und Fließen einer gemischten Phase des Arbeitsfluids aus der Mehrzahl der Fluidpfade zumindest in eine Dampfleitung des Transportelements und zu dem Kondensor.
Ein erster Aspekt, der mit der allgemeinen Implementierung kombinierbar ist, umfasst ferner die Wärmeübertragung von den wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen zu dem Arbeitsfluid durch eine Wärmeübertragungsoberfläche, die die Mehrzahl der Fluidpfade bildet; und das Ändern des Arbeitsfluids von der flüssigen Phase zu der gemischten Phase, zwischen Einlässen der Fluidpfade und Auslässen der Fluidpfade.
Ein zweiter Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst ferner das Fließen der flüssigen Phase in die Einlässe der Fluidpfade, die an einem ersten Ende der Fluidpfade positioniert sind; und das Fließen der gemischten Phase aus den Auslässen der Fluidpfade, die an gegenüberliegenden Enden der Fluidpfade positioniert sind.
Ein dritter Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst ferner das Fließen der flüssigen Phase in die Einlässe der Fluidpfade, die an einem Mittelpunkt der Fluidpfade positioniert sind; und das Fließen der gemischten Phase aus den Auslässen der Fluidpfade, die an gegenüberliegenden Enden der Fluidpfade positioniert sind.
Ein vierter Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst ferner das Fließen des Arbeitsfluids durch eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen, die derart positioniert sind, dass sie die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal bilden.
In einem fünften Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst das Fließen des Arbeitsfluids durch eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen, die die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal bilden, das Fließen des Arbeitsfluids quer von dem Fluidkanal durch die Mehrzahl der Fluidpfade.
Ein sechster Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst ferner die Wärmeübertragung von dem Arbeitsfluid in der Dampfleitung zu dem Arbeitsfluid in der Flüssigkeitsleitung durch eine Wärmeübertragungsschnittstelle zwischen der Flüssigkeitsleitung und der Dampfleitung in dem Transportelement.
In einem siebten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, ist die flüssige Phase bei oder in der Nähe einer Sättigungstemperatur des Arbeitsfluids.
Ein achter Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst ferner das Fließen der gemischten Phase des Arbeitsfluids durch die zumindest eine Dampfleitung zu dem Kondensor.
In einer weiteren beispielhaften allgemeinen Implementierung, umfasst ein Datenzentrumkühlsystem eine Fachunterbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, um mit einem Gestell in Eingriff zu kommen; eine Trägerplatte, die an der Fachunterbaugruppe montiert ist, wobei die Trägerplatte eine wärmeerzeugende Rechenvorrichtung umfasst; und ein Thermosiphonsystem. Das Thermosiphonsystem umfasst einen Kondensor; einen Durchflusssiedeverdampfer, der zumindest einen Fluidpfad umfasst, der dazu konfiguriert ist, um einen Fluss eines Arbeitsfluids in flüssiger Phase zu empfangen und den Fluss des Arbeitsfluids in einer gemischten Flüssig-Dampf-Phase auszugeben, die auf der Wärme basiert, die von der wärmeerzeugenden Rechenvorrichtung auf den Fluss des Arbeitsfluids übertragen wurde; und eine Transportröhre, die den Kondensor und den Verdampfer fluidisch koppelt.
In einem ersten Aspekt, der mit der allgemeinen Implementierung kombinierbar ist, umfasst der Verdampfer einen Fluidkanal und eine Mehrzahl von Fluidpfaden, die sich durch den Fluidkanal erstrecken.
In einem zweiten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst die Transportröhre einen Flüssigkeitsträger, der sich durch die Transportröhre erstreckt und quer zu den Fluidpfaden ausgerichtet ist, um den Fluss des Arbeitsfluids in flüssiger Phase in die Fluidpfade zu liefern; und einen Dampfträger, der sich durch die Transportröhre erstreckt, um den Fluss des Arbeitsfluids in gemischter Flüssig-Dampf-Phase von den Fluidpfaden zu empfangen.
In einem dritten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, ist die Mehrzahl von Fluidpfaden zwischen einer Mehrzahl von Wärmeübertragungsoberflächen definiert.
In einem vierten Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, sind Einlässe der Mehrzahl der Fluidpfade an einem ersten Ende der Fluidpfade positioniert und Auslässe der Mehrzahl der Fluidpfade sind an einem zweiten Ende der Fluidpfade gegenüber dem ersten Ende positioniert.
In einem fünften Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, sind Einlässe der Mehrzahl der Fluidpfade nahe oder an einem Mittelpunkt der Fluidpfade positioniert und Auslässe der Mehrzahl der Fluidpfade sind an gegenüberliegenden Enden der Fluidpfade positioniert.
Verschiedene Implementierungen eines Datenzentrumkühlsystems nach der vorliegenden Offenbarung können ein, einige oder alle der folgenden Merkmale umfassen. Zum Beispiel kann eine Thermosiphonbaugruppe des Datenzentrumkühlsystems für eine erhöhte thermische Leistung sorgen, indem mehr Wärme von wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen entfernt wird, als im Vergleich zu konventionellen Beckensiedethermosiphons. Als weiteres Beispiel kann die Thermosiphonbaugruppe besser zu einer bestimmten thermischen Belastung einer wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtung passen, wodurch eine genauere Kühlmenge bereitgestellt wird, ohne über- oder unterdimensioniert zu sein. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Thermosiphonbaugruppe flussausgeglichen sein, im Vergleich zu konventionellen Thermosiphons, wodurch ein Arbeitsfluid effizienter durch die Baugruppe zirkuliert.
Die Details von einer oder mehreren Ausführungsformen sind in den begleitenden Zeichnungen und der Beschreibung untern dargelegt. Andere Merkmale, Objekte und Vorteile werden aus der Beschreibung und Zeichnungen, und von den Ansprüchen ersichtlich.
Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht eine Vorderansicht eines Servergestells und einer Servergestellunterbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, in einem Gestell montiert zu werden, das in einer Datenzentrumumgebung verwendet wird.
2A–2B veranschaulichen schematische Seitenansichten bzw. Draufsichten einer Servergestellunterbaugruppe, die eine beispielhafte Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems umfasst.
3A–3C veranschaulichen schematische Querschnittsend-, Isometrie- bzw. Draufsichten eines Verdampfers einer beispielhaften Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems.
4A–4C veranschaulichen schematische Querschnittsend-, Isometrie- bzw. Draufsichten eines Verdampfers einer weiteren beispielhaften Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems.
5A–5C veranschaulichen schematische Seiten- und Isometrieansichten eines Kondensors von beispielhaften Implementierungen eines Thermosiphonkühlsystems.
6A–6B veranschaulichen schematische Seiten- bzw. obere Querschnittsansichten eines Verdampfers einer weiteren beispielhaften Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems.
6C veranschaulicht eine schematische obere Querschnittsansicht eines Verdampfers einer weiteren beispielhaften Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems.
Detaillierte Beschreibung
1 veranschaulicht ein Beispielsystem 100, das ein Servergestell 105 umfasst, z.B. ein 13 Zoll oder 19 Zoll Servergestell, und mehrere Servergestellunterbaugruppen 110, die in dem Gestell 105 montiert sind. Obwohl ein einzelnes Servergestell 105 dargestellt ist, kann Servergestell 105 eines von einer Anzahl von Servergestellen in dem System 100 sein, das eine Serverfarm oder eine Co-Location Einrichtung umfassen kann, die verschiedene gestellmontierte Computersysteme enthält. Auch wenn mehrere Servergestellunterbaugruppen 110 als innerhalb des Gestells 105 montiert dargestellt sind, könnte es auch nur eine einzige Servergestellunterbaugruppe sein. Im Allgemeinen definiert das Servergestell 105 mehrere Schlitze 107, die in einer geordneten und wiederholenden Weise innerhalb des Servergestells 105 angeordnet sind, und jeder Schlitz 107 ist ein Raum in dem Gestell, in dem eine entsprechende Servergestellunterbaugruppe 110 platziert und entfernt werden kann. Zum Beispiel kann die Servergestellunterbaugruppe auf Schienen 112 getragen werden, die von gegenüberliegenden Seiten des Gestells 105 vorstehen und die die Position der Schlitze 107 definieren können.
Die Schlitze 107 und die Servergestellunterbaugruppen 110 können mit der dargestellten horizontalen Anordnung (in Bezug auf die Schwerkraft) ausgerichtet sein. Alternativ können die Schlitze 107 und die Servergestellunterbaugruppen 110 vertikal (in Bezug auf die Schwerkraft) ausgerichtet sein, obwohl dies einige unten beschriebene Rekonfigurationen der Verdampfer- und Kondensorstrukturen erfordern würde. Wo die Schlitze horizontal ausgerichtet sind, können sie vertikal in dem Gestell 105 gestapelt sein, und wo die Schlitze vertikal ausgerichtet sind, können sie horizontal in dem Gestell 105 gestapelt sein.
Das Servergestell 105 kann beispielsweise als Teil eines größeren Datenzentrums Datenverarbeitung und Speicherkapazität bereitstellen. Im Betrieb kann ein Datenzentrum mit einem Netzwerk verbunden sein, und kann verschiedene Anfragen von dem Netzwerk empfangen und darauf antworten, um Daten zu empfangen, zu verarbeiten und/oder zu speichern. Im Betrieb vereinfacht beispielsweise das Servergestell 105 typischerweise die Kommunikation von Informationen über ein Netzwerk mit Benutzerschnittstellen, die von Webbrowser-Anwendungen von Benutzern erzeugt werden, die Dienste anfordern, die von Anwendungen bereitgestellt werden, die auf Computern in dem Datenzentrum laufen. Zum Beispiel kann das Servergestell 105 einem Benutzer, der einen Webbrowser verwendet, Zugang zu Webseiten in dem Internet oder dem World Wide Web bereitstellen oder helfen bereitzustellen.
Die Servergestellunterbaugruppe 110 kann eine aus einer Vielzahl von Strukturen sein, die in einem Servergestell montiert werden können. Zum Beispiel kann in einigen Implementierungen die Servergestellunterbaugruppe 110 ein „Fach“ oder eine Fachbaugruppe sein, die verschiebbar in das Servergestell 105 eingesetzt werden kann. Der Begriff „Fach“ ist nicht auf eine bestimmte Anordnung beschränkt, sondern bezieht sich stattdessen auf eine Hauptplatine oder andere relativ flache Strukturen, die zu einer Hauptplatine gehören, um die Hauptplatine in einer Gestellstruktur in Position zu halten. In einigen Implementierungen kann die Servergestellunterbaugruppe 110 ein Serverchassis oder ein Servercontainer (z.B. Server-Box) sein. In einigen Implementierungen kann die Servergestellunterbaugruppe 110 ein Festplattenkäfig sein.
Bezugnehmend auf 2A–2B umfasst die Servergestellunterbaugruppe 110 einen Rahmen oder Käfig 120, eine gedruckte Leiterplatte 122, z.B. eine Hauptplatine, die von dem Rahmen 120 getragen wird, eine oder mehrere wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen 124, z.B. einen Prozessor oder Speicher, die auf der gedruckten Leiterplatte 122 montiert sind, und ein Thermosiphonsystem 130. Ein oder mehrere Ventilatoren 126 können auch auf dem Rahmen 120 montiert sein.
Der Rahmen 120 kann eine flache Struktur umfassen oder schlichtweg sein, auf der die Hauptplatine 122 platziert und montiert werden kann, so dass der Rahmen 120 von Technikern gegriffen werden kann, um die Hauptplatine in Ort zu bringen und sie innerhalb des Gestells 105 in Position zu halten. Zum Beispiel kann die Servergestellunterbaugruppe 110 horizontal in das Servergestell 105 montiert sein, wie z.B. durch Verschieben des Rahmens 120 in den Schlitz 107 und über ein Paar Schienen in dem Gestell 105 auf gegenüberliegenden Seiten der Servergestellunterbaugruppe 110 – ähnlich wie das Schieben eines Mittagessentabletts in ein Cafeteria-Gestell. Obwohl 2A–2B den Rahmen 120 so darstellen, dass er sich unter der Hauptplatine 122 erstreckt, kann der Rahmen auch andere Formen (z.B. indem er als peripherer Rahmen um die Hauptplatine implementiert ist) haben oder kann weggelassen werden, so dass sich die Hauptplatine selber, z.B. verschiebbar eingerastet, in dem Gestell 105 befindet. Obwohl zusätzlich 2A den Rahmen 120 als flache Platte darstellt, kann der Rahmen 120 eine oder mehrere Seitenwände umfassen, die von den Kanten der flachen Platte nach oben vorstehen, und die flache Platte könnte der Boden einer oben geschlossenen oder oben offenen Box oder Käfigs sein.
Die dargestellte Servergestellunterbaugruppe 110 umfasst eine gedruckte Leiterplatte 122 z.B. eine Hauptplatine, auf der eine Vielzahl von Komponenten montiert sind, einschließlich wärmeerzeugender elektronischer Vorrichtungen 124. Obwohl eine Hauptplatine 122 als an den Rahmen 120 montiert dargestellt ist, können mehrere Hauptplatinen an den Rahmen 120 montiert sein, abhängig von den Erfordernissen der speziellen Anwendung. In einigen Implementierungen können der eine oder mehrere Ventilatoren 126 an dem Rahmen 120 platziert sein, so dass Luft an der Vorderkante (auf der linken Seite in 2A–2B) der Servergestellunterbaugruppe 110 eintritt, die näher an der Vorderseite des Gestells 105 ist, wenn die Unterbaugruppe 110 in dem Gestell 105 installiert ist, über die Hauptplatine 122, über einige der wärmeerzeugenden Komponenten auf der Hauptplatine 122, strömt (wie dargestellt) und von der Servergestellbaugruppe 110 an der Hinterkante (auf der rechten Seite) ausgestoßen wird, die näher zu der Rückseite des Gestells 105 ist, wenn die Unterbaugruppe 110 in dem Gestell 105 installiert ist. Der eine oder mehrere Ventilatoren 126 können durch Klammern an dem Rahmen 120 gesichert sein. Somit können die Ventilatoren 126 Luft von innerhalb des Bereichs des Rahmens 120 ziehen und die Luft aus dem Gestell 105 drücken, nachdem sie erwärmt wurde. Eine Unterseite der Hauptplatine 122 kann durch eine Lücke von dem Rahmen 120 getrennt sein.
Das Thermosiphonsystem 130 umfasst einen Verdampfer 132, einen Kondensor 134, der an einer Basis 139 montiert ist und ein Transportelement 136, das den Verdampfer 132 mit den Kondensor 134 verbindet. Der Verdampfer 132 berührt die elektronische Vorrichtung 124 derart, dass Wärme durch leitende Wärmeübertragung von der elektronischen Vorrichtung 124 zu dem Verdampfer 132 gezogen wird. Zum Beispiel ist der Verdampfer 132 in leitenden thermischen Kontakt mit der elektronischen Vorrichtung 124. Insbesondere berührt der Boden des Verdampfers 132 die Oberseite der elektronischen Vorrichtung 124. Im Betrieb bewirkt Wärme der elektronischen Vorrichtung 124, dass ein Arbeitsfluid in dem Verdampfer 132 verdampft. Der Dampf strömt dann durch das Transportelement 136 zu dem Kondensor 134. Wärme wird vom Kondensor 134 weggestrahlt, z.B. in Luft um den Kondensor 134 oder in Luft, die durch den einen oder mehrere Ventilatoren 126 geblasen oder gezogen wird, die über den Kondensor 134, eine Wärmeübertragungsoberfläche 138 (z.B., Lamellenoberfläche) oder beidem strömt, wodurch das Arbeitsfluid kondensiert. Wie in 2A gezeigt, kann der Kondensor 134 zwischen dem einen oder mehreren Ventilatoren 126 des Verdampfers 132 gelegen sein, könnte aber auch auf einer gegenüberliegenden Seite des einen oder mehreren Ventilatoren 126 (z.B., in der Nähe einer Kante der Unterbaugruppe 110) gelegen sein.
Wie in 2A gezeigt, hat das Transportelement 136 einen leichten (von Null verschiedenen) Winkel, so dass Schwerkraft bewirkt, dass das kondensierte Arbeitsfluid durch das Transportelement 136 zu dem Verdampfer 132 zurückfließt. Somit ist in einigen Implementierungen zumindest ein Bereich des Transportelements 136 nicht parallel zu der Hauptoberfläche des Rahmens 120. Zum Beispiel kann das kondensorseitige Ende des Transportelements 136 etwa 1–5 mm, z.B. 2 mm, über dem verdampferseitigen Ende des Transportelements 136 sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das Transportelement 136 ein horizontales Rohr oder sogar in einem leicht negativen Winkel ist (obwohl der positive Winkel einen Vorteil bietet, dass Schwerkraft den Fluss der Flüssigkeit von dem Kondensor zu dem Verdampfer verbessert). Da mehrere wärmeerzeugende elektronische Vorrichtungen auf einer einzelnen Hauptplatine sein können, können mehrere Verdampfer auf der Hauptplatine sein, wobei jeder Verdampfer einer einzelnen elektronischen Vorrichtung entspricht. Wie in 2A gezeigt, gibt es einen ersten Verdampfer 132 und einen zweiten Verdampfer 132, sowie eine erste elektronische Vorrichtung 124 und eine zweite elektronische Vorrichtung 124. Das Transportelement 136, das den ersten Verdampfer und den zweiten Verdampfer verbindet, kann eben sein.
Während des Betriebs wird die obere Oberfläche des Arbeitsfluids (als Flüssigkeit) innerhalb des Kondensors 134 über der oberen Oberfläche der Flüssigkeitshöhe des Arbeitsfluids in dem Verdampfer 132 sein, z.B. mit 1 bis 10 mm. Es kann leichter sein dies mit einem Transportelement 136 zu erreichen, das einen leichten (positiven von Null verschiedenen) Winkel aufweist, aber eine geeignete Auswahl der thermischen und mechanischen Eigenschaften des Arbeitsfluids im Hinblick auf die erwarteten Wärmetransportanforderungen für das Thermosiphonsystem 130 kann dies immer noch für ein Transportelement 136 erreichen, das horizontal oder in einem leicht negativen Winkel ist. Während des Betriebs kann die flüssige Phase eines Arbeitsfluids durch eine Flüssigkeitsleitung des Transportelements 136 fließen, und eine Dampfphase (oder gemischte Dampf-Flüssig-Phase) des Arbeitsfluids kann durch eine Dampfleitung des Transportelements 136 fließen.
2A–2B veranschaulichen ein Thermosiphonsystem 130 mit mehreren Verdampfern 132; jeder Verdampfer 132 kann eine andere elektronische Vorrichtung 124 berühren, oder mehrere Verdampfer 132 können die gleiche elektronische Vorrichtung berühren, z.B. wenn die elektronische Vorrichtung besonders groß ist oder mehrere wärmeerzeugende Regionen aufweist. Die mehreren Verdampfer 132 können durch das Transportelement 136 mit dem Kondensor 134 seriell verbunden sein, z.B. ein einzelnes Transportelement 136 verbindet den Kondensor 134 mit einem ersten Verdampfer 132 und einem zweiten Verdampfer 132. Alternativ können einige oder alle der mehreren Verdampfer 132 durch mehrere Transportelemente 136 mit dem Kondensor 134 parallel verbunden sein, z.B. ein erstes Transportelement verbindet den Kondensor mit einem ersten Verdampfer, und ein zweites Transportelement verbindet den Kondensor 134 mit einem zweiten Verdampfer. Vorteile einer seriellen Implementierung können weniger Rohre sein, während ein Vorteil von parallelen Rohren darin besteht, dass die Rohrdurchmesser kleiner sein können.
2A–2B veranschaulichen ein Thermosiphonsystem 130, in dem ein gemeinsames Transportelement 136 sowohl für den Kondensatfluss von dem Kondensor 134 zu dem Verdampfer 132, als auch für den Fluss des Dampfes (oder der gemischten Phase) von dem Verdampfer 132 zu dem Kondensor 134 verwendet wird. Somit besteht in dieser Implementierung die Fluidkopplung zwischen dem Verdampfer 132 und dem Kondensor 134 aus einer kombinierten Kondensat- und Dampftransferlinie 136. Ein potentieller Vorteil der kombinierten Kondensat- und Dampftransferlinie ist, dass das Transportelement 136 mit einer Seite des Kondensors verbunden werden kann, was die vertikale Höhe des Systems relativ zu einem System mit einer separater Linie für den Dampf reduziert, da die Dampflinie typischerweise an oder nahe der Oberseite des Verdampfers gekoppelt ist. Das Transportelement 136 kann eine flexible Röhre oder Rohr sein, z.B. aus Kupfer oder Aluminium.
Wie vollständiger unter Bezugnahme von 3A–3C gezeigt wird, umfasst das Thermosiphonsystem 130 einen Durchflussverdampfer 132 (oder Verdampfer 132) anstelle eines Beckensiedeverdampfers. In dem beispielhaften Durchflusssiedeverdampfer 132 kocht das flüssige Arbeitsfluid, das in den Verdampfer 132 eintritt, wenn es durch den Verdampfer 132 fließt, wenn die Flüssigkeit Wärme von einer elektronischen Vorrichtung 124 (oder Vorrichtungen 124) absorbiert. Im Vergleich „sammelt“ sich in einem Beckensiedeverdampfer die flüssige Phase des Arbeitsfluids in dem Verdampfer (z.B., an der niedrigsten Stelle) und kocht langsam ab, wobei Dampf aus der flüssigen Phase über das Becken des Arbeitsfluids steigt. Wenn die flüssige Phase des Arbeitsfluids kocht, wird eine Dampfphase des Arbeitsfluids gebildet, wodurch eine Dichte des Arbeitsfluids verringert wird, wenn es in den Verdampfer fließt. Die verringerte Dichte des Arbeitsfluids kann eine Geschwindigkeit des fließenden Arbeitsfluids durch den Verdampfer 132 erhöhen, wodurch die flüssige Phase weiter durch den Verdampfer 132 fließt. Diese erhöhte Geschwindigkeit kann zu einer erhöhten konvektiven Wärmeübertragung in dem Verdampfer 132 führen und folglich einem effizienteren Wärmeübertragungsprozess zwischen den elektronischen Vorrichtungen 124 und dem Arbeitsfluid in dem Verdampfer 132.
In einigen Aspekten ist ein Druckabfall durch das Thermosiphonsystem 130 (z.B. im Wesentlichen oder exakt) ausgeglichen. Eine „Pumpkraft“, um einen Fluss des Arbeitsfluids durch das Thermosiphonsystem 130 zu zirkulieren, kann durch eine Flüssigkeitssäule (z.B. eine Menge an flüssiger Phase des Arbeitsfluids, die in dem Kondensor 134 aufgebaut ist) bereitgestellt werden. Dieser Flüssigkeitssäulendruck kann gleich (z.B. im Wesentlichen oder gleich) einer Summe aller Druckabfälle durch das System 130 sein. Die Druckabfälle umfassen beispielsweise einen Druckabfall der flüssigen Phase von dem Kondensor 134 zu dem Verdampfer 132 durch das Transportelement 136, einen Druckabfall, wenn die flüssige Phase zu der Dampf- (oder gemischten) Phase in dem Verdampfer 132 durchflusssiedet, und einen Druckabfall der Dampf- (oder gemischten) Phase, die durch das Transportelement 136 von dem Verdampfer 132 zu dem Kondensor 134 fließt. In einigen Aspekten, um einen geeigneten Fluss des Arbeitsfluids in einem natürlichen Flusssystem (z.B. ohne mechanisches Pumpen) sicherzustellen, ist der Gesamtdruckabfall gleich oder im Wesentlichen gleich der Flüssigkeitssäule, die in dem System 130 verfügbar ist.
In einigen Aspekten der vorliegend beschriebenen Implementierungen kann eine Dampfleitung, die sich durch ein Transportelement 136 eines Thermosiphonsystems 130 erstreckt, größer sein (z.B. in einer Querschnittsfläche), als eine Flüssigkeitsleitung, die sich durch das Transportelement 136 erstreckt. Zum Beispiel kann, wenn man eine größere (z.B. Querschnitt) Dampfleitung hat, der ordnungsgemäße Fluss des Arbeitsfluids unterstützt oder erreicht werden, weil beispielsweise die Dampf- (oder gemischte) Phase des Arbeitsfluids weniger dicht ist, als die flüssige Phase. Um somit Druckverluste zu reduzieren, die mit dem Zirkulieren (z.B. natürlichen) der Dampf- (oder gemischten) Phase durch die Dampfleitung verbunden sind, im Vergleich zu Druckverlusten, die mit Zirkulieren (z.B. natürlichen) der flüssigen Phase durch die Flüssigkeitsleitung verbunden sind, kann die Flussfläche der Dampfleitung größer sein. In einigen Aspekten kann die Flussfläche der Dampfleitung eine Summe der Flussflächen von zwei oder mehreren Dampfleitungen sein, die sich durch das Transportelement 136 erstrecken.
3A–3C veranschaulichen schematische Querschnittsseiten-, Isometrie- bzw. Draufsichten eines Verdampfers einer beispielhaften Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems, so wie z.B. das Thermosiphonkühlsystem 130, das in 2A–2B gezeigt ist. Wie in dem Seitenquerschnitt von 3A dargestellt, ist ein Verdampferende 140 des Transportelements 136 auf dem Verdampfer 132 montiert. In dieser Implementierung des Transportelements 136 umfasst das Element 136 eine einzelne Flüssigkeitsleitung 144 und zwei Dampfleitungen 146.
Wie gezeigt umfasst die Flüssigkeitsleitung 144 einen Auslass 150 und erstreckt sich (z.B. mit einem „kreuzförmigen“ Querschnitt) durch einen mittleren Bereich des Transportelements 136 und über eine Wärmeübertragungsoberfläche 138 des Verdampfers 132. Die Wärmeübertragungsoberfläche 138 ist in dieser Implementierung über einen Fluidkanal 154 des Verdampfers 132 positioniert, der parallel (z.B. exakt oder im Wesentlichen) zu der Flüssigkeitsleitung 144 ist. Auch die Wärmeübertragungsoberfläche 138 umfasst in diesem Beispiel mehrere Lamellen 159, die Fluidpfade 160 quer durch den Verdampfer 132 (z.B. quer zu der Flüssigkeitsleitung 144) innerhalb des Fluidkanals 154 bilden. In einigen Aspekten können Rippen 159 bis zu oder um 4 Millimeter (mm) über dem Fluidkanal 154 und mit 16–40 Rippen per Zoll (fpi) quer durch den Fluidkanal 154 gebildet sein. Andere ausgedehnte Oberflächen, so wie abgerundete oder scharfe Rippen können auch als die Wärmeübertragungsoberfläche 138 verwendet werden.
In dieser beispielhaften Ausführungsform bildet das Transportelement 136 eine obere Oberfläche 149 der Fluidpfade 160, wodurch die Fluidpfade 160 abgedeckt werden, so dass die Dampfphase 156 des Arbeitsfluids innerhalb der Fluidpfade eingeschränkt wird, bis die Dampfphase 156 in die Mulden 158 fließt. In alternativen Implementierungen kann ein separates Element (z.B. ein flaches Blatt oder anderes Element) verwendet werden, um die Fluidpfade 160 an einer Oberseite der Pfade 160 vertikal zu umschließen oder abzudecken.
In dieser beispielhaften Implementierung, die in den 3A–3C gezeigt ist, sind zwei Dampfleitungen 146 mit Einlässen 143 auf gegenüberliegenden Seiten des Transportelements 136 gezeigt. In diesem Beispiel ist jede Dampfleitung 146 im Wesentlichen „L“-förmig mit einem verlängerten Bereich zu der Mitte des Transportelements 136 und einem Stumpfbereich, der über einer Mulde 158 des Verdampfers 132 positioniert ist.
3C veranschaulicht eine obere Querschnittsansicht des Verdampfers 132. Wie dargestellt erstreckt sich der Fluidkanal 154 durch den Verdampfer 132 und ist in dieser Implementierung quer zu den Fluidpfaden 160, die zwischen den Lamellen 159 gebildet sind. Wie hier mit gestrichelter Linie gezeigt, erstreckt sich der Auslass 150 des Transportelements 136 parallel zu dem Fluidkanal 154 (und quer zu den Fluidpfaden 160) und durch eine Mitte des Kanals 154. Die Mulden 158 sind auch durch gestrichelte Linien dargestellt, die sich parallel zu dem Auslass 150 und auf gegenüberliegenden Seiten des Fluidkanals 154 erstrecken.
Kurz zu 5B, dort ist eine schematische isometrische Ansicht eines Kondensorendes 182 eines Transportelements 136 dargestellt. In einigen beispielhaften Implementierungen kann das Kondensorende 182 mit dem Verdampferende 142 des Transportelements 136 entsprechen, in dem zwei Auslässe 145 der Dampfleitungen 146 gezeigt sind, die aus dem Kondensorende 182 austreten, mit einer einzelnen Flüssigkeitsleitung 144, die einen Flüssigkeitseingang 147 in das Kondensorende 182 aufweist. Wie in 5B dargestellt ist, umfasst das Kondensorende 182 einen verlängerten Bereich 184, der die Auslässe 145 der Dampfleitungen 146 und einen Bereich des Einlasses 147 der Flüssigkeitsleitung 144 umfasst. Das Kondensorende 182 umfasst auch einen vertieften Bereich 186, der einen Bereich des Eingangs 147 der Flüssigkeitsleitung 144 umfasst. Der vertiefte Bereich 186, als ein fester Bereich des Transportelements 136, erstreckt sich in Längsrichtung durch das Transportelement 136, um ein Fließen von Dampf des Arbeitsfluids dazu zu zwingen, (z.B. natürlich) durch die verlängerten Bereiche der L-förmigen Dampfleitungen 146 zu zirkulieren, die sich über die gesamte Länge des Transportelements 136 erstrecken (und wie in 5B gezeigt, an dem Kondensorende 182 austreten).
In einigen Aspekten können die Einlässe und Auslässe der Flüssigkeitsleitung 144 oder der Dampfleitung 164, oder beide, derart einstellbar (z.B. wie hergestellt) sein, dass ein Druckverlust des Arbeitsfluids, das durch das Transportelement 136, den Verdampfer 132 und den Kondensor 134 zirkuliert, spezieller an eine geforderte thermische Belastung angepasst sein kann (z.B. um sich an eine Wärmeabgabe der wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen 124 anzupassen). Zum Beispiel kann das Einstellen der Einlässe, der Auslässe, oder beiden, einem Gesamtdruckverlust des Arbeitsfluids einstellen, wenn es durch das Thermosiphonsystem 130 zirkuliert, wodurch eine Kühlkapazität des Arbeitsfluids eingestellt werden kann.
Im Betrieb fließt eine flüssige Phase 152 des Arbeitsfluids des Thermosiphonkühlsystems (z.B. natürlich) durch die Flüssigkeitsleitung 144 in dem Transportelement 136 zu dem Verdampfer 132. Wenn die flüssige Phase 152 den Verdampfer 132 erreicht, der unter dem Transportelement 136 positioniert ist, fließt die flüssige Phase 152 durch einen Auslass 150 der Flüssigkeitsleitung 144 und in den Fluidkanal 154. Da die Wärmeübertragungsoberfläche 138 in die Fluidpfade 160 (z.B. durch die Lamellen 159) geteilt ist, fließt die flüssige Phase 152 von dem Auslass 150 in die Fluidpfade 160.
In den Fluidpfaden 160 empfängt die flüssige Phase 152 Wärme von einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen (nicht gezeigt), die thermisch mit dem Verdampfer 132 gekoppelt sind. Wenn die Wärme empfangen wird, beginnt die flüssige Phase 152 zu kochen, z.B. ändert sich die Phase vom flüssigen zu einer gemischten Phase oder Dampfphase des Arbeitsfluids. Wie zuvor beschrieben, da sich die flüssige Phase 152 in den Fluidpfaden 160 zu einer Dampfphase (oder gemischten Phase) 156 ändert, nimmt eine Dichte des Arbeitsfluids ab, wodurch eine Flussgeschwindigkeit des Arbeitsfluids in den Fluidpfaden 160 zunimmt (was wiederum die Wärmeübertragung zu dem Arbeitsfluid in den Fluidpfaden 160 erhöht). Ferner können in einigen beispielhaften Implementierungen die Fluidpfade 160 von dem Auslass 150 weg und zu den Mulden 158 hin geneigt sein.
Das Arbeitsfluid, das vertikal innerhalb der Fluidpfade 160 durch die obere Oberfläche 149 umschlossen ist und von den Fluidpfaden 160 in die Mulden 158 fließt, ist die Dampf- oder gemischte Phase 156 (z.B. vollständig oder im Wesentlichen vollständig). In einigen Beispielen kann das Thermosiphonsystem derart entworfen sein, dass der Großteil der flüssigen Phase 152 innerhalb der Fluidkanäle 160 verdampft wird, ohne dass das Thermosiphon „trocken“ läuft (z.B. Verdampfen der gesamten flüssigen Phase 152), wenn die wärmeerzeugenden Vorrichtungen mit Spitzen- oder mit Typenschild-Wärmeausgabe betrieben werden (z.B. Spitzen- oder Typenschildleistung, Spitzengeschwindigkeit oder auf andere Weise). Wenn die Dampf- oder gemischte Phase 156 sich in den Mulden 158 sammelt, bewirkt die natürliche Zirkulation (z.B. Dichte- und/oder Druckdifferenzen), dass diese Phase 156 zu den Dampfleitungen 146 wandert, und in dem Transportelement 136 zurück zu dem Kondensorende 182 des Thermosiphonsystems zirkuliert.
Während des Betriebs kann in einigen beispielhaften Aspekten des Transportelements 136 Wärme von der Dampf- (oder gemischten Phase) 156 zu der flüssigen Phase 152 übertragen werden, da die zwei Phasen durch das Transportelement 136 (in entgegengesetzten Richtungen) fließen. Zum Beispiel kann das Transportelement 136 eine Wärmeübertragungsschnittstelle 188 umfassen, die sich über eine Länge des Transportelements 136, zwischen der Flüssigkeitsleitung 144 und den Dampfleitungen 146, erstreckt. Die Wärmeübertragungsschnittstelle 188 kann aus dem gleichen oder ähnlichen Material wie das Transportelement 136 (z.B. Kupfer, Aluminium oder auf andere Weise) gemacht sein, oder kann aus einem Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit als das Transportelement 136 gemacht sein. In jedem Fall kann, wenn die Dampf- (oder gemischte) Phase 156 zu dem Kondensor zirkuliert (z.B. natürlich), Wärme von der Phase 156 zu der flüssigen Phase 152 übertragen werden. Durch „Vorheizen“ der flüssigen Phase 152 (z.B. Erwärmen der Phase 152 vor dem Eintritt in die Fluidpfade 160), kann eine zusätzliche Verdampfung der flüssigen Phase 152 in den Pfaden 160 erreicht werden.
4A–4C veranschaulichen schematische Querschnittsseiten-, Isometrie- bzw. Draufsichten eines Verdampferendes einer weiteren beispielhaften Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems, so wie das Thermosiphonkühlsystem 130, das in 2A–2B gezeigt ist. Wie in dem Querschnitt von 4A dargestellt, ist ein Verdampferende 162 des Transportelements 136 auf dem Verdampfer 132 montiert. In dieser Implementierung des Transportelements 136 umfasst das Element 136 eine einzelne Flüssigkeitsleitung 164 und eine einzelne Dampfleitung 166. Wie gezeigt, erstreckt sich die Flüssigkeitsleitung 164 (z.B. in einem „L“-förmigen Querschnitt) durch einen rechten Seitenbereich (in diesen Ansichten) des Transportelements 136 und über eine Wärmeübertragungsoberfläche 168 des Verdampfers 132. Die Wärmeübertragungsoberfläche 168 ist in dieser Implementierung über einem Fluidkanal 174 des Verdampfers 132 positioniert, der parallel (z.B. exakt oder im Wesentlichen) zu der Flüssigkeitsleitung 164 ist. Auch umfasst die Wärmeübertragungsoberfläche 168 in diesem Beispiel mehrere Lamellen 161, die Fluidpfade 180 quer durch den Verdampfer 132 (z.B. quer zu der Flüssigkeitsleitung 164) innerhalb des Fluidkanals 174 bilden. In einigen Aspekten können Lamellen 161 bis zu oder um 4 mm über dem Fluidkanal 174 und mit 16–40 Lamellen pro Zoll (fpi) quer durch den Fluidkanal 174 gebildet sein. Andere ausgedehnte Oberflächen, wie abgerundete oder scharfe Rippen, können ebenfalls als Wärmeübertragungsoberfläche 168 verwendet werden.
In dieser beispielhaften Ausführungsform bildet das Transportelement 136 eine obere Oberfläche 169 der Fluidpfade 180, wodurch die Fluidpfade 180 derart abgedeckt werden, dass die Dampfphase 176 des Arbeitsfluids innerhalb der Fluidpfade 180 eingeschränkt wird, bis die Dampfphase 176 in die Mulden 178 fließt. In alternativen Implementierungen kann ein separates Element (z.B. ein flaches Blatt oder anderes Element) verwendet werden, um die Fluidpfade 180 an der Oberseite der Pfade 180 vertikal zu umschließen oder abzudecken.
In dieser beispielhaften Implementierung, die in 4A–4C gezeigt ist, gibt es eine Dampfleitung 166, die auf einer gegenüberliegenden linken Seite (in diesen Ansichten) des Transportelements 136 gegenüber von der Flüssigkeitsleitung 164 gezeigt ist. In diesem Beispiel ist die Dampfleitung 166 eine invertierte „L“-Form, mit einem verlängerten Bereich zu der Mitte eines Transportelements 136 und einem Stumpfbereich, der über einer Mulde 178 des Verdampfers 132 positioniert ist.
4C veranschaulicht eine obere Querschnittsansicht des Verdampfers 132. Wie dargestellt, erstreckt sich der Fluidkanal 174 durch den Verdampfer 132 und ist in dieser Implementierung auch quer zu den Fluidpfaden 180, die zwischen den Lamellen 161 gebildet sind. Wie hier mit gestrichelter Linie gezeigt, erstreckt sich die Einlassmulde 177 parallel zu dem Fluidkanal 174 (und quer zu den Fluidpfaden 180) und entlang einer Seite des Kanals 174. Die Auslassmulde 178 ist auch durch eine gestrichelte Linie dargestellt, die sich parallel zu der Einlassmulde 177 und auf einer gegenüberliegenden Seite des Fluidkanals 174, relativ zu der Einlassmulde 177, erstreckt.
Kurz zu 5C, dort ist eine schematische isometrische Ansicht eines Kondensorendes 192 des Transportelements 136 dargestellt. In einigen beispielhaften Implementierungen kann das Kondensorende 192 mit dem Verdampferende 162 des Transportelements 136 entsprechen, darin, dass eine Dampfleitung 166 gezeigt ist, die das Kondensorende 192 verlässt, mit einer einzelnen Flüssigkeitsleitung 164, die einen Flüssigkeitseingang in das Kondensorende 192 hat. Wie in 5C dargestellt, umfasst das Kondensorende 192 einen verlängerten Bereich 194, der den Ausgang der Dampfleitung 166 und einen Bereich des Eingangs der Flüssigkeitsleitung 164 umfasst. Das Kondensorende 192 umfasst auch einen vertieften Bereich 196, der einen Bereich des Eingangs der Flüssigkeitsleitung 164 umfasst. Der vertiefte Bereich 196 erstreckt sich als fester Bereich des Transportelements 136 (unterhalb der Dampfleitung 166) in Längsrichtung durch das Transportelement 136, um einen Fluss des Dampfes des Arbeitsfluids zu zwingen, durch den verlängerten Bereich der invertierten, L-förmigen Dampfleitung 166 zu zirkulieren (z.B. natürlich), die sich über die gesamte Länge des Transportelements 136 erstreckt (und wie in 5C gezeigt, an dem Kondensorende 192 austritt).
Im Betrieb fließt eine flüssige Phase 172 eines Arbeitsfluids des Thermosiphonkühlsystems (z.B. natürlich) durch die Flüssigkeitsleitung 164 in dem Transportelement 136 zu dem Verdampfer 132. Wenn die flüssige Phase 172 den Verdampfer 132 erreicht, der unter dem Transportelement 136 positioniert ist, fließt die flüssige Phase 172 durch einen Auslass 170 der Flüssigkeitsleitung 164 in eine Einlassmulde 177 und in den Fluidkanal 174. Da die Wärmeübertragungsoberfläche 168 in die Fluidpfade 180 (z.B. durch die Lamellen 161) unterteilt ist, fließt die flüssige Phase 172 von dem Auslass 170 in die Fluidpfade 180.
In den Fluidpfaden 180 empfängt die flüssige Phase 172 Wärme von einer oder mehreren wärmeerzeugenden Vorrichtungen (nicht gezeigt), die thermisch mit dem Verdampfer 132 gekoppelt sind. Wenn die Wärme empfangen wird, beginnt die flüssige Phase 172 zu kochen, z.B. ändert sie die Phase von flüssig zu einer gemischten Phase oder Dampfphase des Arbeitsfluids. Wie zuvor beschrieben, nimmt, wenn sich die flüssige Phase 172 in den Fluidpfaden 180 zu einer Dampfphase (oder gemischten Phase) 176 ändert, eine Dichte des Arbeitsfluids ab, wodurch eine Flussgeschwindigkeit zu dem Arbeitsfluid in den Fluidpfaden 180 zunimmt (was wiederum die Wärmeübertragung zu dem Arbeitsfluid in den Fluidpfaden 180 erhöht). Ferner können in einigen beispielhaften Implementierungen die Fluidpfade 180 von den Einlassmulden 177 weg und zu den Auslassmulden 178 hin geneigt sein.
Das Arbeitsfluid, das von den Fluidpfaden 180 in die Auslassmulde 178 fließt, ist die Dampf- oder gemischte Phase 176 (z.B. vollständig oder im Wesentlichen vollständig). In einigen Beispielen kann das Thermosiphonsystem derart entworfen sein, dass der Großteil der flüssigen Phase 172 innerhalb der Fluidkanäle 180 verdampft wird, ohne, dass das Thermosiphon „trocken“ läuft (z.B. Verdampfen der gesamten flüssigen Phase 172), wenn die wärmeerzeugenden Vorrichtungen mit Spitzen- oder Typenschild-Wärmeabgabe betrieben werden (z.B. Spitzen- oder Typenschildleistung, Spitzengeschwindigkeit oder auf andere Weise). Wenn sich die Dampf- oder gemischte Phase 176 in der Auslassmulde 178 sammelt, bewirkt die natürliche Zirkulation (z.B. Dichte und/oder Druckdifferenzen), dass diese Phase 176 zu den Dampfleitungen 166 wandert, und in dem Transportelement 136 zurück zu dem Kondensorende 192 des Thermosiphonsystems zirkuliert.
Während des Betriebs kann in einigen beispielhaften Aspekten des Transportelements 136 Wärme von der Dampf- (oder gemischten Phase) 176 zu der flüssigen Phase 172 übertragen werden, da die zwei Phasen durch das Transportelement 136 (in entgegengesetzten Richtungen) fließen. Zum Beispiel kann das Transportelement 136 eine Wärmeübertragungsschnittstelle 198 umfassen, die sich über eine Länge des Transportelements 136 zwischen der Flüssigkeitsleitung 164 und der Dampfleitung 166 erstreckt. Die Wärmeübertragungsschnittstelle 198 kann aus dem gleichen oder ähnlichen Material wie das Transportelement 136 (z.B. Kupfer, Aluminium oder auf andere Weise) gemacht sein, oder kann aus einem Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit als das Transportelement 136 gemacht sein. In jedem Fall kann, wenn die Dampf- (oder gemischte) Phase 176 zu dem Kondensor zirkuliert (z.B. natürlich), Wärme von der Phase 176 zu der flüssigen Phase 172 übertragen werden. Durch „Vorheizen“ der flüssigen Phase 172 (z.B. Erwärmen der Phase 172 vor dem Eintritt in die Fluidpfade 180), kann eine zusätzliche Verdampfung der flüssigen Phase 172 in den Pfaden 180 erreicht werden.
5A veranschaulicht eine schematische Seitenansicht des Kondensorendes von beispielhaften Implementierungen eines Thermosiphonkühlsystems. 5A, wie gezeigt, veranschaulicht eine Seitenansicht von einem der beiden Kondensorenden 182 oder 192, wie in 5B bzw. 5C gezeigt. Diese Seitenansicht veranschaulicht Kondensorenden 182 oder 192, die in dem Kondensor 134 positioniert sind. Im Allgemeinen tritt die Dampf- (oder gemischte) Phase eines Arbeitsfluids, das aus den Kondensorenden 182/192 zirkuliert, in den Kondensor 134 ein, wird gekühlt, und kondensiert zu einer flüssigen Phase des Arbeitsfluids. Wie gezeigt stellen verlängerte Bereiche 184 und 194 der Kondensorenden 182 und 192 Auslässe für die Dampf- (oder gemischte) Phase 156 und 176 bereit.
Ferner stellen die vertieften Bereiche 186 und 196 der Kondensorenden 182 und 192 zumindest einen Teil von Einlässen der flüssigen Phase 152 und 172 bereit. In einigen Implementierungen sind die Einlässe in den Kondensorenden 182 und 192 derart versetzt, dass flüssiges Arbeitsfluid (z.B. durch Schwerkraft) zu den Einlässen geleitet wird.
In alternativen Ausführungsformen können die Fluidpfade 160 parallel (z.B. exakt oder im Wesentlichen) zu den Fluidkanal 154 ausgerichtet sein. In Aspekten die die Lamellen 159 umfassen, sind somit die Lamellen 159 (oder Rippen, zum Beispiel) so orientiert, dass sie die Fluidpfade 160 parallel zu dem Fluidkanal 154 bilden.
6A–6B veranschaulichen schematische Seiten- bzw. obere Querschnittsansichten eines Verdampfers einer weiteren beispielhaften Implementierung eines Thermosiphonkühlsystems. 6A–6B zeigen zum Beispiel einen Verdampfer 132, in dem sich Fluidpfade durch den Verdampfer parallel mit einem Fluidkanal innerhalb des Verdampfers erstrecken. Zu 6A, dort ist das Transportelement 136 auf der Oberseite des Verdampfers 132 dargestellt und bildet eine obere Oberfläche 205 für Fluidpfade 220. Die Fluidpfade 220 sind zwischen Wärmeübertragungsoberflächen 210 (z.B. Lamellen oder Rippen) durch einen Fluidkanal 215 des Verdampfers 132 gebildet. 6B veranschaulicht einen oberen Querschnitt des Verdampfers 132, der in 6A gezeigt ist. Wie dargestellt, erstrecken sich die Wärmeübertragungsoberflächen 210 durch und parallel zu dem Fluidkanal 215 (relativ zu der längsten Abmessung des Kanals 215). Die Fluidpfade 220 sind auch gebildet, um sich parallel mit der längsten Abmessung des Fluidkanals 215 zu erstrecken.
Im Betrieb kann flüssiges Arbeitsfluid in eine Einlassfläche 225 des Verdampfers 132 fließen und aufgrund des Wärmetransfers von einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen, die thermisch mit dem Verdampfer gekoppelt sind, kann sich die Phase durch die Fluidpfade 220 zu einer Dampf- oder gemischten Phase des Arbeitsfluids ändern. Wenn die Fluidpfade 220 durch die obere Oberfläche 205 umschlossen sind, wird das Arbeitsfluid gezwungen, durch die Fluidpfade 220 zu einer Auslassfläche 230 zu fließen. Die Dampf- oder gemischte Phase des Arbeitsfluid tritt aus dem Verdampfer 132 und von der Auslassfläche 230 in eine Dampfleitung des Transportelements 136 aus.
6C veranschaulicht einen oberen Querschnitt einer weiteren Implementierung des Verdampfers 132, der in 6A gezeigt ist, welcher einen oder mehrere Abstandhalter 235 umfasst. In dieser Implementierung können die Abstandhalter 235 feste oder hauptsächlich feste Elemente sein, die in den Fluidkanal 215 des Verdampfers 132 eingesetzt sind. Die Abstandhalter 235 können im Wesentlichen die gleiche Tiefe des Fluidkanals 215 haben und sich vertikal nach oben zu der oberen Oberfläche 205 erstrecken. In einigen Implementierungen können die Abstandhalter 235 effektiv ein Wärmeübertragungsvolumen des Verdampfers 132 verringern (z.B. durch Verringerung einer Zahl oder des Gesamtvolumens der Fluidpfade 220), wodurch eine Gesamtkühlleistung des Thermosiphons verringert wird. Abstandhalter 235 können, obwohl sie in 6C dargestellt sind, dass sie sich entlang von Seiten des Fluidkanals 215 erstrecken, jede Form oder Größe haben und können so zugeschnitten sein, dass sie effektiv jedes gewünschte Wärmeübertragungsvolumen verringern. Zum Beispiel können Abstandhalter 235 den Fluss und die Balance einer Flüssigkeitsflussrate des Arbeitsfluids durch den Verdampfer 132 beschränken. Wie angemerkt, können eine Dicke und eine Größe der Abstandhalter 235 (oder eines einzelnen Abstandhalters 235) geändert werden, um die Flussrate basierend auf der erwarteten Wärmebelastung einzustellen. Der Abstandhalter 235 oder die Abstandhalter 235 können auch eine Notwendigkeit reduzieren oder eliminieren, dass unterschiedliche ausgeschnittene Größen für die Flüssigkeits- oder Dampf- Einlässe/Auslässe in dem Transportelement 126 erforderlich sind. Wie gezeigt, sind Abstandhalter 235 an zwei Seiten der Lamellen 210 hinzugefügt, um einen Umgehungsfluss um die Lamellen 210 zu beseitigen und das gesamte Arbeitsfluid durch die Fluidpfade 220 zwischen die Lamellen 210 zu leiten.
Somit kann die thermische Leistung einer Kühlleistung eines Thermosiphons an eine bestimmte Anwendung zugeschnitten sein (z.B. eine bestimmte Wärmeabgabe von einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen).
Eine Anzahl von Ausführungsformen wurde beschrieben. Dennoch versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Umfang des Beschriebenen abzuweichen. Ferner kann in einigen Implementierungen ein Phasenwechselmaterial zum Beispiel zwischen einem Verdampfer eines Thermosiphons und einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen positioniert werden, um eine thermische Kontaktfläche zwischen dem Verdampfer und den Vorrichtungen zu erhöhen. Als weiteres Beispiel kann in einigen Implementierungen eine Wärmeübertragungsoberfläche eines Verdampfers eines Thermosiphons keine Lamellen oder Rippen umfassen. Dementsprechend sind andere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche.

Claims

Thermosiphon, umfassend: einen Kondensor, einen Verdampfer, der einen Fluidkanal und eine Wärmeübertragungsoberfläche umfasst, wobei die Wärmeübertragungsoberfläche eine Mehrzahl von Fluidpfaden in dem Fluidkanal definiert, die sich durch den Fluidkanal erstrecken, wobei der Verdampfer dazu konfiguriert ist, dass er mit einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen thermisch gekoppelt ist; und ein Transportelement, das den Kondensor und den Verdampfer fluidisch koppelt, wobei das Transportelement eine Flüssigkeitsleitung umfasst, die sich durch das Transportelement erstreckt, um eine flüssige Phase eines Arbeitsfluids in die Fluidpfade zu transportieren, wobei das Transportelement ferner eine Oberfläche umfasst, um die Mehrzahl der Fluidpfade vertikal zu umschließen.
Thermosiphon nach Anspruch 1, wobei der Fluidkanal quer zu den Fluidpfaden orientiert ist.
Thermosiphon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Transportelement ferner eine Dampfleitung umfasst, die sich durch das Transportelement erstreckt, um eine gemischte Phase des Arbeitsfluids von den Fluidpfaden aufzunehmen.
Thermosiphon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidpfade derart konfiguriert sind, dass sie Wärme von den wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen zu dem Arbeitsfluid übertragen, um das Arbeitsfluid von der flüssigen Phase in die gemischte Phase zu ändern, zwischen Einlässen der Fluidpfade und Auslässen der Fluidpfade.
Thermosiphon nach Anspruch 4, wobei die Einlässe der Fluidpfade an einem ersten Ende der Fluidpfade positioniert sind und die Auslässe der Fluidpfade an einem zweiten Ende der Fluidpfade gegenüber dem ersten Ende positioniert sind.
Thermosiphon nach Anspruch 4, wobei die Einlässe der Fluidpfade an einem Mittelpunkt der Fluidpfade positioniert sind, und die Auslässe der Fluidpfade an gegenüberliegenden Enden der Fluidpfade positioniert sind.
Thermosiphon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeübertragungsoberfläche eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen umfasst, und die Mehrzahl der Lamellen oder Rippen die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal bilden, und sich die Mehrzahl der Fluidpfade quer zu dem Fluidkanal erstrecken.
Thermosiphon nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Wärmeübertragungsoberfläche eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen umfasst, und die Mehrzahl der Lamellen oder Rippen die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal bilden, und sich die Mehrzahl der Fluidpfade parallel zu dem Fluidkanal erstrecken.
Thermosiphon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Transportelement ferner eine Wärmeübertragungsschnittstelle zwischen der Flüssigkeitsleitung und der Dampfleitung umfasst, um Wärme von dem Arbeitsfluid in der Dampfleitung zu dem Arbeitsfluid in der Flüssigkeitsleitung zu übertragen.
Thermosiphon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flüssige Phase bei oder in der Nähe einer Sättigungstemperatur des Arbeitsfluids ist.
Thermosiphon nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Dampfleitung mindestens zwei Dampfleitungen umfasst.
Thermosiphon nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei zumindest ein Bereich der Dampfleitung in einer oberen Hälfte des Transportelements positioniert ist, und zumindest ein Bereich der Flüssigkeitsleitung in einer unteren Hälfte des Transportelements positioniert ist.
Thermosiphon nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei das Transportelement ein Kondensorende umfasst, das einen Einlass der Flüssigkeitsleitung umfasst, der in dem Transportelement relativ zu einem Auslass der Dampfleitung in dem Kondensorende des Transportelements versetzt ist.
Thermosiphon nach einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei eine Querschnittsfläche der Flüssigkeitsleitung und eine Querschnittsfläche der Dampfleitung zumindest teilweise auf einer Wärmebelastung der wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen basieren.
Thermosiphon nach einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei das Transportelement von dem Kondensor zu dem Verdampfer schräg ist, und eine Größe der Schräge zumindest teilweise eine Flüssigkeitssäule des Arbeitsfluids definiert.
Thermosiphon nach Anspruch 15, wobei die Flüssigkeitssäule des Arbeitsfluids gleich einer Summe einer Mehrzahl von Druckverlusten in einem geschlossenen Fluidkreislauf ist, der die Flüssigkeitsleitung, den Verdampfer, die Dampfleitung, und den Kondensor umfasst.
Thermosiphon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Abstandshalter, der in dem Fluidkanal positioniert ist.
Verfahren zum Kühlen von wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen in einem Datenzentrum, umfassend: Fließen einer flüssigen Phase eines Arbeitsfluids von einem Kondensor eines Thermosiphons zu einem Verdampfer des Thermosiphons in einem Transportelement des Thermosiphons; Fließen der flüssigen Phase des Arbeitsfluids von dem Transportelement in einen Fluidkanal des Verdampfers; Fließen der flüssigen Phase des Arbeitsfluids von dem Fluidkanal zu einer Mehrzahl von Fluidpfaden, die sich durch den Fluidkanal erstrecken und zwischen dem Verdampfer und dem Transportelement eingeschlossen sind; Kochen von zumindest einem Teil des flüssigen Arbeitsfluids, das in der Mehrzahl der Fluidpfade fließt, das auf einer Übertragung der Wärme von mindestens einer wärmeerzeugenden Vorrichtung eines Datenzentrums basiert, die thermisch an den Verdampfer gekoppelt ist; und Fließen einer gemischten Phase des Arbeitsfluids aus der Mehrzahl der Fluidpfade zumindest in eine Dampfleitung des Transportelements und zu dem Kondensor.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Wärmeübertragung von den wärmeerzeugenden elektronischen Vorrichtungen zu dem Arbeitsfluid durch eine Wärmeübertragungsoberfläche, die die Mehrzahl der Fluidpfade bildet; und Ändern des Arbeitsfluids von der flüssigen Phase zu der gemischten Phase, zwischen Einlässen der Fluidpfade und Auslässen der Fluidpfade.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Fließen der flüssigen Phase in die Einlässe der Fluidpfade, die an einem ersten Ende der Fluidpfade positioniert sind; und Fließen der gemischten Phase aus den Auslässen der Fluidpfade, die an einem zweiten Ende der Fluidpfade gegenüber dem ersten Ende positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Fließen der flüssigen Phase in die Einlässe der Fluidpfade, die an einem Mittelpunkt der Fluidpfade positioniert sind; und Fließen der gemischten Phase aus den Auslässen der Fluidpfade, die an gegenüberliegenden Enden der Fluidpfade positioniert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, ferner umfassend das Fließen des Arbeitsfluids durch eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen, die derart positioniert sind, dass sie die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal bilden.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Fließen des Arbeitsfluids durch eine Mehrzahl von Lamellen oder Rippen, die die Mehrzahl der Fluidpfade in dem Fluidkanal bilden, das Fließen des Arbeitsfluids quer von dem Fluidkanal durch die Mehrzahl der Fluidpfade umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, ferner umfassend die Wärmeübertragung von dem Arbeitsfluid in der Dampfleitung zu dem Arbeitsfluid in der Flüssigkeitsleitung durch eine Wärmeübertragungsschnittstelle zwischen der Flüssigkeitsleitung und der Dampfleitung in dem Transportelement.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei die flüssige Phase bei oder in der Nähe einer Sättigungstemperatur des Arbeitsfluids ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, ferner umfassend das Fließen der gemischten Phase des Arbeitsfluids durch die zumindest eine Dampfleitung zu dem Kondensor.
Datenzentrumkühlsystem, umfassend: eine Fachunterbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, um mit einem Gestell in Eingriff zu kommen; eine Trägerplatte, die an der Fachunterbaugruppe montiert ist, wobei die Trägerplatte eine wärmeerzeugende Rechenvorrichtung umfasst; und ein Thermosiphonsystem, umfassend: einen Kondensor; einen Durchflusssiedeverdampfer, der zumindest einen Fluidpfad umfasst, der dazu konfiguriert ist, um einen Fluss eines Arbeitsfluids in flüssiger Phase zu empfangen und den Fluss des Arbeitsfluids in einer gemischten Flüssig-Dampf-Phase auszugeben, die auf der Wärme basiert, die von der wärmeerzeugenden Rechenvorrichtung auf den Fluss des Arbeitsfluids übertragen wurde; und eine Transportröhre, die den Kondensor und den Verdampfer fluidisch koppelt.
Datenzentrumkühlsystem nach Anspruch 27, wobei der Verdampfer einen Fluidkanal und eine Mehrzahl von Fluidpfaden, die sich durch den Fluidkanal erstrecken, umfasst, und die Transportröhre umfasst: einen Flüssigkeitsträger, der sich durch die Transportröhre erstreckt und quer zu den Fluidpfaden ausgerichtet ist, um den Fluss des Arbeitsfluids in flüssiger Phase in die Fluidpfade zu liefern; und einen Dampfträger, der sich durch die Transportröhre erstreckt, um den Fluss des Arbeitsfluids in gemischter Flüssig-Dampf-Phase von den Fluidpfaden zu empfangen.
Datenzentrumkühlsystem nach Anspruch 28, wobei die Mehrzahl von Fluidpfaden zwischen einer Mehrzahl von Wärmeübertragungsoberflächen definiert ist.
Datenzentrumkühlsystem nach einem der Ansprüche 28 bis 29, wobei Einlässe der Mehrzahl der Fluidpfade an einem ersten Ende der Fluidpfade positioniert sind und Auslässe der Mehrzahl der Fluidpfade an einem zweiten Ende der Fluidpfade gegenüber dem ersten Ende positioniert sind.
Datenzentrumkühlsystem nach einem der Ansprüche 28 bis 29, wobei Einlässe der Mehrzahl der Fluidpfade nahe oder an einem Mittelpunkt der Fluidpfade positioniert sind, und Auslässe der Mehrzahl der Fluidpfade an gegenüberliegenden Enden der Fluidpfade positioniert sind.