RU202058U1 - Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники - Google Patents
Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники Download PDFInfo
- Publication number
- RU202058U1 RU202058U1 RU2020132075U RU2020132075U RU202058U1 RU 202058 U1 RU202058 U1 RU 202058U1 RU 2020132075 U RU2020132075 U RU 2020132075U RU 2020132075 U RU2020132075 U RU 2020132075U RU 202058 U1 RU202058 U1 RU 202058U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- partition
- chamber
- tank
- refrigerant
- electronic products
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электронной техники, а именно к устройствам для охлаждения вертикально установленных вычислительных плат на основе принципа перехода фаз посредством их полного погружения в хладагент, представляющий собой диэлектрическую жидкость или смесь диэлектрических жидкостей с разной температурой кипения. Технический результат, заключающийся в снижении дисперсии распределения температур восходящего потока хладагента в каждом из горизонтальных сечений резервуара, обеспечивается за счет того, что устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники состоит из герметичного резервуара, частично заполненного хладагентом, конденсатор поверхностный с водяным охлаждением, приспособления для направления охлажденного хладагента в виде перегородки и направляющей, второй перегородки, установленной в нижней части резервуара на уровне верхнего края выемки первой перегородки параллельно днищу и вплотную к боковым стенкам резервуара, первой перегородке и противоположной ей торцевой стенке резервуара с образованием третьей камеры, на второй перегородке выполнено несколько рядов отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области электронной техники, а именно к устройствам для охлаждения вертикально установленных вычислительных плат на основе принципа перехода фаз посредством их полного погружения в хладагент, представляющий собой диэлектрическую жидкость или смесь диэлектрических жидкостей с разной температурой кипения.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники, которое представляет собой резервуар, частично заполненный хладагентом и снабженный конденсатором [Интернет ресурс: «Разработка устройства для иммерсионного двухфазного охлаждения», http://www.botik.ru/PSI/RCMS/activity/developments.html, 29.09. 2020 г.].
В качестве приспособлений для направления конденсата используют наклонно установленную под конденсатором направляющую и перегородку с выемкой, установленную параллельно одной из боковых стенок резервуара с образованием двух камер. Направляющая выполнена волнообразной и обеспечивает направление потока охлажденного хладагента в первую камеру и препятствует прохождению нисходящего потока капель охлажденного хладагента в камеру с установленными вычислительными платами. Выемка в перегородке обеспечивает направление потока охлажденного хладагента из первой камеры в камеру с установленными вычислительными платами.
Недостаток данного научно-технического решения заключается в том, что сконденсированный и охлажденный ниже температуры кипения хладагент подается в камеру для установки вычислительных плат сбоку, что приводит к возникновению горизонтальных потоков хладагента в этой камере и разницы температур хладагента по горизонтали, по мере удаления от точки его подачи. Кроме того, при таком способе подачи процесс перемешивания охлажденного хладагента и нагретого от электронных изделий хладагента инициируется только у боковой стенки резервуара. Таким образом, возникает дисперсия температуры восходящего потока хладагента в каждом из горизонтальных сечений резервуара.
Технической проблемой, решаемой с помощью предлагаемой полезной модели, является повышение энергетической эффективности охлаждения.
Технический результат заключается в снижении дисперсии распределения температур восходящего потока хладагента в каждом из горизонтальных сечений резервуара.
Технический результат достигается тем, что устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники включает герметичный резервуар, частично заполненный хладагентом, крышку, конденсатор, приспособления для направления охлажденного хладагента в виде перегородки и направляющей, согласно изобретению, приспособления для направления охлажденного хладагента дополнительно включают вторую перегородку, причем вторая перегородка установлена в нижней части резервуара на уровне верхнего края выемки первой перегородки параллельно днищу вплотную к боковым стенкам резервуара, первой перегородке и противоположной ей торцевой стенке резервуара с образованием третьей камеры, и на второй перегородке выполнено несколько рядов круглых отверстий диаметром 8 мм, расположенных на равном расстоянии друг от друга, при этом отверстия обеспечивают поток охлажденного хладагента из третьей камеры во вторую камеру, а выемка первой перегородки обеспечивает поток охлажденного хладагента из первой камеры в третью камеру, а во второй камере выполнены направляющие для установки изделий электронной техники параллельно первой перегородке и перпендикулярно днищу. При этом возможно, что во второй камере выполнены направляющие для установки изделий электронной техники перпендикулярно первой перегородке и перпендикулярно днищу.
На чертеже показана схема предлагаемого устройства для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники.
Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники представляет собой герметичный прямоугольный резервуар 1, снабженный крышкой 2 и частично заполненный хладагентом. Крышка выполнена с возможностью герметичного соединения с резервуаром.
На расстоянии не менее 50 мм от одной из торцевых стенок резервуара и параллельно ей вплотную к боковым стенкам и днищу резервуара установлена первая перегородка 3 с образованием первой камеры 4 и второй камеры 5. Верхняя кромка первой перегородки 3 не доходит до крышки резервуара, но находится выше уровня хладагента. Нижняя кромка первой перегородки 3 выполнена с выемкой.
В нижней части резервуара на уровне верхнего края выемки первой перегородки 3 параллельно днищу и вплотную к боковым стенкам резервуара, первой перегородке 3 и противоположной ей торцевой стенке резервуара установлена вторая перегородка 6 с образованием третьей камеры 7.
Первая камера 4 ограничена одной из боковых стенок резервуара, частями торцевых стенок резервуара, частью днища резервуара и первой перегородкой 3. Вторая камера 5 ограничена частью первой перегородки 3, второй перегородкой 6, другой боковой стенкой, частями двух торцевых стенок резервуара. Третья камера 7 ограничена частями стенок резервуара, частями первой перегородки 3, второй перегородкой 6 и днищем резервуара.
На второй перегородке 6 выполнено несколько рядов круглых отверстий диаметром 8 мм, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Отверстия обеспечивают поток охлажденного хладагента из третьей камеры 7 во вторую камеру 5, а выемка первой перегородки 3 обеспечивает поток охлажденного хладагента из первой камеры 4 в третью камеру 7.
Во второй камере 5 выполнены направляющие для установки изделий электронной техники перпендикулярно или параллельно первой перегородке 3 и перпендикулярно днищу.
Внутри крышки 2 над второй камерой 5 установлен конденсатор 8.
Под конденсатором 8 вплотную к верхнему краю перегородки 3 наклонно смонтирована направляющая 9, предназначенная для направления охлажденного хладагента в первую камеру 4. Направляющая 9 перекрывает всю площадь под конденсатором, а также перекрывает первую перегородку 3 сверху, но не доходит до торцевой стенки резервуара. Направляющая 9 выполнена волнообразной в направлении, перпендикулярном торцевым стенкам резервуара, с параллельными выступами и желобами. Вдоль выступов направляющей 9 выполнены отверстия с эффективным диаметром 4 – 10 мм и площадью 12–100 мм2, обеспечивающие прохождение пара к конденсатору. Желоба направляющей предназначены для направления охлажденного хладагента в первую камеру 4. Таким образом, первая перегородка 3 и направляющая 9 предотвращают попадание охлажденного хладагента во вторую камеру 5 сбоку и сверху. Наличие второй перегородки 6 с отверстиями создает дополнительное гидравлическое сопротивление, за счет которого интенсивность потоков охлажденного хладагента из третьей камеры 7 во вторую камеру 5 выравнивается.
На одной из стенок резервуара выполнен кабельный ввод для герметичного прохода кабелей питания и ввода/вывода данных (на чертеже не показан).
Направляющая 9, стенки резервуара, первая и вторая перегородки 3 и 6 выполнены из материала с теплопроводностью не более 0,1 Вт/м∙ºС.
Конденсатор посредством трубопроводов соединен с внешним теплообменником и насосом (на чертеже не показаны).
В качестве хладагента используется диэлектрическая жидкость с температурой кипения от +30 до +60 ºС или неазеотропная смесь двух жидкостей с разной температурой кипения, где легкокипящий компонент имеет температуру кипения от +30 до +60 ºС.
В качестве теплоносителя для охлаждения конденсатора используется вода или другие жидкости.
Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники работает следующим образом.
Во вторую камеру устанавливают изделия электронной техники. В процессе их работы выделяется тепло, хладагент вблизи них нагревается до температуры кипения. Образующийся пар поднимается вверх, достигает направляющей и проходит через отверстия в ее выступах к конденсатору. Соприкасаясь с поверхностью труб конденсатора, по которым циркулирует теплоноситель, пар конденсируется. Охлажденный хладагент отводится по наклонным желобам направляющей в первую камеру и через выемку первой перегородки поступает в третью камеру, откуда через отверстия во второй перегородке поступает во вторую камеру.
Теплоноситель конденсатора при помощи насоса по трубопроводам циркулирует через внешний теплообменник, где охлаждается.
Обеспечение снижения дисперсии распределения температур восходящего потока хладагента в каждом из горизонтальных сечений резервуара достигается за счет того, что охлажденный хладагент в камеру с установленными изделиями вычислительной техники поступает снизу через равномерно расположенные на второй перегородке отверстия. За счет этого хладагент движется в восходящем потоке равномерно, а горизонтальная составляющая скорости его движения отсутствует. Таким образом, скорость движения восходящего потока хладагента одинакова в каждой точке любого из горизонтальных сечений второй камеры, поэтому градиент его температуры вдоль этих сечений незначителен. Следовательно, дисперсия распределения температур восходящего потока хладагента в каждом из горизонтальных сечений резервуара близка к нулю.
Claims (2)
1. Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники, включающее герметичный резервуар, частично заполненный хладагентом, крышку, конденсатор поверхностный с водяным охлаждением, приспособления для направления охлажденного хладагента в виде перегородки и направляющей, отличающееся тем, что приспособления для направления охлажденного хладагента дополнительно включают вторую перегородку, причем вторая перегородка установлена в нижней части резервуара на уровне верхнего края выемки первой перегородки параллельно днищу и вплотную к боковым стенкам резервуара, первой перегородке и противоположной ей торцевой стенке резервуара с образованием третьей камеры, на второй перегородке выполнено несколько рядов круглых отверстий диаметром 8 мм, расположенных на равном расстоянии друг от друга, при этом отверстия обеспечивают поток охлажденного хладагента из третьей камеры во вторую камеру, выемка первой перегородки обеспечивает поток охлажденного хладагента из первой камеры в третью камеру, и во второй камере выполнены направляющие для установки изделий электронной техники параллельно первой перегородке и перпендикулярно днищу.
2. Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники по п. 1, отличающееся тем, что во второй камере выполнены направляющие для установки изделий электронной техники перпендикулярно первой перегородке и перпендикулярно днищу.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132075U RU202058U1 (ru) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132075U RU202058U1 (ru) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU202058U1 true RU202058U1 (ru) | 2021-01-28 |
Family
ID=74551080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020132075U RU202058U1 (ru) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU202058U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9049800B2 (en) * | 2013-02-01 | 2015-06-02 | Dell Products L.P. | Immersion server, immersion server drawer, and rack-mountable immersion server drawer-based cabinet |
| RU2559825C2 (ru) * | 2013-07-01 | 2015-08-10 | Сергей Михайлович Абрамов | Серверная ферма с иммерсионной системой охлаждения |
| CN108901187B (zh) * | 2018-08-21 | 2020-01-07 | 葛俊 | 可自动抬升高密度服务器的液体浸没冷却机柜、系统及控制方法 |
| RU2731439C2 (ru) * | 2018-08-14 | 2020-09-02 | Константин Викторович Котельник | Система охлаждения электронной системы |
-
2020
- 2020-09-29 RU RU2020132075U patent/RU202058U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9049800B2 (en) * | 2013-02-01 | 2015-06-02 | Dell Products L.P. | Immersion server, immersion server drawer, and rack-mountable immersion server drawer-based cabinet |
| RU2559825C2 (ru) * | 2013-07-01 | 2015-08-10 | Сергей Михайлович Абрамов | Серверная ферма с иммерсионной системой охлаждения |
| RU2731439C2 (ru) * | 2018-08-14 | 2020-09-02 | Константин Викторович Котельник | Система охлаждения электронной системы |
| CN108901187B (zh) * | 2018-08-21 | 2020-01-07 | 葛俊 | 可自动抬升高密度服务器的液体浸没冷却机柜、系统及控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL2015841B1 (en) | A device comprising heat producing components with liquid submersion cooling. | |
| Barrau et al. | Effect of a hybrid jet impingement/micro-channel cooling device on the performance of densely packed PV cells under high concentration | |
| KR20220005577A (ko) | 컴퓨터 처리 유닛을 냉각시키는 방법 | |
| Lee et al. | Numerical modelling of liquid heating and boiling phenomena under microwave irradiation using OpenFOAM | |
| RU156137U1 (ru) | Устройство для пассивного двухфазного иммерсионного охлаждения электронного оборудования | |
| RU202058U1 (ru) | Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники | |
| Shi et al. | A modified wall boiling model considering sliding bubbles based on the RPI wall boiling model | |
| Gandhi et al. | Study of two phase thermal stratification in cylindrical vessels: CFD simulations and PIV measurements | |
| Chang et al. | Thermal performance of thin loop-type vapor chamber | |
| RU201540U1 (ru) | Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники | |
| Vincent et al. | Experimental investigation of the thermal resistance of advanced two-phase thermosyphon heatsinks | |
| CN111273751B (zh) | 散热模块 | |
| Zhang et al. | Experimental study on flow instability for downward flow in a narrow rectangular channel with flow pattern transition | |
| El Moutaouakil et al. | Analytical solution for natural convection of a heat-generating fluid in a vertical rectangular cavity with two pairs of heat source/sink | |
| Voinov et al. | Study of thermal fractionation columns | |
| CN220108546U (zh) | 冷却装置、计算设备、数据中心以及集装箱数据中心 | |
| Kuppusamy et al. | Optimum design of triangular shaped micro mixer in micro channel heat sink | |
| VSV et al. | Experimental investigation of two-phase pumpless loop with aqueous anionic surfactant as working fluid | |
| Elton et al. | Stabilization of single phase rectangular natural circulation loop of larger diameter using orifice plate | |
| CN109126292A (zh) | 一种提高波形板分离器分离能力的疏水槽结构 | |
| CN212128067U (zh) | 一种用于煤焦油脱水的预搅拌装置 | |
| Ziapour et al. | Experimental study on the performance characteristics of an enhanced two-phase loop thermosyphon | |
| RU2731439C2 (ru) | Система охлаждения электронной системы | |
| RU2711299C1 (ru) | Установка для иммерсионного жидкостного охлаждения электронных устройств | |
| Kumar et al. | Heat Transfer Characteristics of a Closed-Loop Two-Phase Thermosyphon System With a Structured Heating Surface |