RU2683425C1 - Heat exchange system for the electronic devices liquid cooling (options) - Google Patents
Heat exchange system for the electronic devices liquid cooling (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683425C1 RU2683425C1 RU2018104165A RU2018104165A RU2683425C1 RU 2683425 C1 RU2683425 C1 RU 2683425C1 RU 2018104165 A RU2018104165 A RU 2018104165A RU 2018104165 A RU2018104165 A RU 2018104165A RU 2683425 C1 RU2683425 C1 RU 2683425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- refrigerant
- output
- heat exchange
- cooler
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- -1 polymethylsiloxane Polymers 0.000 description 1
- 150000003527 tetrahydropyrans Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
- G06F1/206—Cooling means comprising thermal management
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B15/00—Cooling
- G12B15/02—Cooling by closed-cycle fluid-circulating systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- 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
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
- H05K7/20245—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures by natural convection; Thermosiphons
-
- 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
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
- H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
-
- 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
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/20763—Liquid cooling without phase change
- H05K7/20781—Liquid cooling without phase change within cabinets for removing heat from server blades
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области вычислительной техники и, в частности, к системам теплообмена при построении систем жидкостного охлаждения электронных устройств.The invention relates to the field of computer technology and, in particular, to heat transfer systems in the construction of liquid cooling systems of electronic devices.
Известна система жидкостного охлаждения компьютера (патент на полезную модель RU №137444, МПК Н05К 7/20, G06F 01/20, 02.07.2013 г. ), общими признаками которого с заявляемыми вариантами являются наличие замкнутого циркуляционного контура, соединенного с помощью трубопроводов с насосом, охладителем, охлаждаемые с помощью хладагента выделяющие тепло электронные компоненты. К недостаткам данного технического решения следует отнести последовательное соединение в замкнутом циркуляционном контуре охлаждаемых электронных компонентов, что приводит к низкой эффективности системы охлаждения. При этом хладагент, охладив один электронный компонент, затем охлаждает следующий и так далее. Количество охлаждаемых электронных компонентов лимитируется температурой хладагента, которая повышается по мере его циркуляции от одного электронного компонента к следующему.A known liquid cooling system of a computer (patent for utility model RU No. 137444, IPC N05K 7/20, G06F 01/20, 02/02/2013), common signs of which with the claimed options are the presence of a closed circulation circuit connected by pipelines to the pump , chiller, refrigerant-cooled electronic components that generate heat. The disadvantages of this technical solution include the serial connection in a closed circulation circuit of cooled electronic components, which leads to low efficiency of the cooling system. In this case, the refrigerant, having cooled one electronic component, then cools the next and so on. The number of cooled electronic components is limited by the temperature of the refrigerant, which increases as it circulates from one electronic component to the next.
Данного недостатка лишена серверная ферма с иммерсионной системой (патент на изобретение RU №2559825, МПК G06F 1/20, Н05К 7/20, 01.07.2013 г. ), где охлаждаемые вычислительные блоки размещены в параллельных циркуляционных контурах. Однако предложенная система управления циркуляцией хладагента достаточно сложная и предполагает наличие в каждом контуре собственного насоса помимо общего насоса для всей системы.This drawback is deprived of a server farm with an immersion system (patent for invention RU No. 2559825, IPC G06F 1/20, Н05К 7/20, 07/01/2013), where cooled computing units are placed in parallel circulation circuits. However, the proposed refrigerant circulation control system is quite complex and involves the presence in each circuit of its own pump in addition to a common pump for the entire system.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является принятая за прототип жидкостная погружная система охлаждения электронных устройств (патент WO 2009131810 (A2), МПК F28D 1/03, G06F 1/20, 29.10.2009 г. ) с более простым вариантом организации циркуляции хладагента. Здесь имеется множество циркуляционных контуров хладагента с вычислительными блоками, где расположены тепловыделяющие электронные компоненты и происходит теплообмен между тепловыделяющими электронными компонентами и хладагентом. Все циркуляционные контуры параллельно соединены трубопроводами в подающий и обратный коллекторы, к которым подключены общие для всей системы охлаждения насос и охладитель. Это позволяет более равномерно охлаждать все электронные компоненты, однако в удаленные от насоса циркуляционные контуры будет поступать меньшее количество хладагента в связи с большим гидравлическим сопротивлением их контуров. При построении высокопроизводительных компьютеров, где используется множество однотипных вычислительных модулей с жидкостным охлаждением, чтобы обеспечить одинаковый расход хладагента по всем вычислительным модулям потребуется дополнительная система гидравлической балансировки потока хладагента по каждому гидравлическому контуру вычислительного модуля. Все это значительно усложнит систему охлаждения. Вывод в ремонт или на техническое обслуживание одного из циркуляционных контуров потребует остановки работы высокопроизводительного компьютера и дополнительной перебалансировки потока хладагента системы охлаждения.The closest in technical essence and combination of essential features to the claimed technical solution is the liquid immersion cooling system of electronic devices adopted for the prototype (patent WO 2009131810 (A2), IPC F28D 1/03, G06F 1/20, 10/29/2009) with more A simple way to organize refrigerant circulation. There are many refrigerant circulation circuits with computing units where the heat-generating electronic components are located and heat is exchanged between the heat-generating electronic components and the refrigerant. All circulation circuits are connected in parallel by pipelines to the supply and return manifolds, to which are connected a pump and a cooler common for the entire cooling system. This allows more uniform cooling of all electronic components, however, less refrigerant will flow into the circulation circuits remote from the pump due to the large hydraulic resistance of their circuits. When constructing high-performance computers, where many of the same type liquid-cooled computing modules are used, in order to ensure the same refrigerant consumption for all computing modules, an additional system of hydraulic balancing of the refrigerant flow across each hydraulic circuit of the computing module will be required. All this will greatly complicate the cooling system. Conclusion for repair or maintenance of one of the circulation circuits will require stopping the operation of a high-performance computer and additional rebalancing of the refrigerant flow of the cooling system.
Задачей, на решение которой направлены варианты изобретения, является повышение потребительских и эксплуатационных свойств системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств за счет оптимизации циркуляции хладагента и уменьшения количества используемой гидравлической аппаратуры в системе.The task to which the variants of the invention are directed is to increase the consumer and operational properties of the heat exchange system for liquid cooling of electronic devices by optimizing the circulation of the refrigerant and reducing the amount of hydraulic equipment used in the system.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении вариантов изобретения, заключается в выравнивании расхода хладагента, поступающего к вычислительным блокам и в упрощении гидравлической балансировки системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств при ее эксплуатации.The technical result that can be obtained by implementing the variants of the invention is to equalize the flow rate of the refrigerant supplied to the computing units and to simplify the hydraulic balancing of the heat exchange system for liquid cooling of electronic devices during its operation.
Сущность изобретения по первому варианту - система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств, замкнутого типа, содержащая хладагент, циркулирующий в гидравлически соединенных между собой насосе, охладителе, множестве циркуляционных контуров с вычислительными блоками, где расположены тепловыделяющие электронные компоненты и происходит теплообмен между тепловыделяющими электронными компонентами и циркулирующем в системе теплообмена хладагентом, охлаждаемым в охладителе, состоит в том, что все циркуляционные контуры параллельно соединены трубопроводами в подающий и обратный коллекторы таким образом, что по потоку хладагента у входа подающего и входа обратного коллектора находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура, затем второго, затем третьего и так далее, у выхода подающего и выхода обратного коллектора находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура, трубопровод обратной связи соединяет выход обратного коллектора с охладителем, насосом и входом подающего коллектора.The essence of the invention according to the first embodiment is a closed-type heat exchange system for liquid cooling of electronic devices, containing a refrigerant circulating in a pump, a cooler hydraulically interconnected, a plurality of circulation circuits with computing units, where the heat-generating electronic components are located and heat exchange between the heat-generating electronic components and the refrigerant circulating in the heat exchange system cooled in the cooler consists in the fact that all circulating circuits The circuit breakers are parallelly connected by pipelines to the supply and return manifolds in such a way that the input and output, respectively, of the first circulation circuit, then the second, then the third, and so on, at the output of the supply and output of the return collector are located along the flow of refrigerant at the input of the supply and return of the return manifold and the output, respectively, of the last circulation circuit, a feedback pipeline connects the output of the return manifold to the cooler, pump and inlet of the supply manifold.
Решению поставленной задачи способствуют признаки, характеризующие первый вариант изобретения в частных случаях его выполнения или использования.The solution to the problem is promoted by the features characterizing the first embodiment of the invention in particular cases of its implementation or use.
В каждом циркуляционном контуре имеется балансировочный вентиль.Each circulation circuit has a balancing valve.
Насос может быть встроен в охладитель.The pump can be integrated in the cooler.
Сущность изобретения по второму варианту - система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств, замкнутого типа, содержащая первичный хладагент, циркулирующий в гидравлически соединенных между собой насосе, охладителе, множестве циркуляционных контуров с теплообменниками, в которых происходит теплообмен от первичного хладагента, охлаждаемого в охладителе, к вторичному хладагенту, циркулирующему в вычислительных блоках, где расположены тепловыделяющие электронные компоненты и происходит теплообмен от тепловыделяющих электронных компонентов к вторичному хладагенту, состоит в том, что все циркуляционные контуры параллельно соединены трубопроводами в подающий и обратный коллекторы таким образом, что по потоку первичного хладагента у входа подающего и входа обратного коллектора находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура, затем второго, затем третьего и так далее, у выхода подающего и выхода обратного коллектора находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура, трубопровод обратной связи соединяет выход обратного коллектора с охладителем, насосом и входом подающего коллектора.The essence of the invention according to the second embodiment is a closed-type heat exchange system for liquid cooling of electronic devices, containing a primary refrigerant circulating in a pump, cooler hydraulically interconnected, a plurality of circulation circuits with heat exchangers in which heat is exchanged from the primary refrigerant cooled in the cooler to secondary refrigerant circulating in the computing units where the heat-generating electronic components are located and heat is exchanged from the heat-generating of the electronic components to the secondary refrigerant consists in the fact that all the circulation circuits are parallelly connected by pipelines to the supply and return manifolds in such a way that the input and output, respectively, of the first circulation circuit, then the second, then the third and so on, at the output of the supply and output of the return manifold is the input and output, respectively, of the last circulation circuit, the feedback pipeline is connected a return manifold outlet with a coolant pump and the inlet of the supply reservoir.
Решению поставленной задачи способствуют признаки, характеризующие второй вариант изобретения в частных случаях его выполнения или использования.The solution to the problem is promoted by the features characterizing the second embodiment of the invention in particular cases of its implementation or use.
В каждом циркуляционном контуре имеется балансировочный вентиль.Each circulation circuit has a balancing valve.
Насос может быть встроен в охладитель.The pump can be integrated in the cooler.
Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимых пунктов формулы изобретения, что подтверждает его соответствие условию патентоспособности - новизна.The technical solution with the claimed combination of essential features of the independent claims is not known from the prior art, which confirms its compliance with the patentability condition - novelty.
Существенные отличительные признаки независимых пунктов формулы заявляемого изобретения для специалиста явным образом не следуют из уровня техники, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности -изобретательский уровень.The essential features of the independent claims of the claimed invention for a specialist do not explicitly follow from the prior art, which confirms the compliance of the invention with the patentability condition - inventive step.
Сущность изобретения подтверждается чертежами, где:The invention is confirmed by drawings, where:
на фиг. 1 - гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по первому варианту;in FIG. 1 is a hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling electronic devices according to the first embodiment;
на фиг. 2 - гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по первому варианту с балансировочным вентилем в каждом циркуляционном контуре;in FIG. 2 is a hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling electronic devices according to the first embodiment with a balancing valve in each circulation circuit;
на фиг. 3-гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по первому варианту с насосом, встроенным в охладитель;in FIG. 3-hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling of electronic devices according to the first embodiment with a pump built into the cooler;
на фиг. 4 - гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по первому варианту с балансировочным вентилем в каждом циркуляционном контуре и насосом, встроенным в охладитель;in FIG. 4 is a hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling electronic devices according to the first embodiment with a balancing valve in each circulation circuit and a pump built into the cooler;
на фиг. 5 - гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по второму варианту;in FIG. 5 is a hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling electronic devices according to the second embodiment;
на фиг. 6 - гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по второму варианту с балансировочным вентилем в каждом циркуляционном контуре;in FIG. 6 is a hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling electronic devices according to the second embodiment with a balancing valve in each circulation circuit;
на фиг. 7 - гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по второму варианту с насосом, встроенным в охладитель;in FIG. 7 is a hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling electronic devices according to the second embodiment with a pump built into the cooler;
на фиг. 8 - гидравлическая схема системы теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по второму варианту с балансировочным вентилем в каждом циркуляционном контуре и насосом, встроенным в охладитель;in FIG. 8 is a hydraulic diagram of a heat exchange system for liquid cooling electronic devices according to the second embodiment with a balancing valve in each circulation circuit and a pump built into the cooler;
Пример осуществления вариантов изобретения, с реализацией указанного назначения, изложен для первого варианта, имеющего свои конструктивные особенности, но и охватывающего самостоятельно используемый второй вариант.An example implementation of embodiments of the invention, with the implementation of this purpose, is set forth for the first option, which has its own design features, but also covers the independently used second option.
Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по первому варианту содержит насос 1 (фиг. 1-4), охладитель 2, множество циркуляционных контуров 3 с вычислительными блоками 4, где расположены тепловыделяющие электронные компоненты и происходит теплообмен между тепловьщеляющими электронными компонентами и хладагентом. Циркуляционные контуры 3 параллельно соединены трубопроводами в подающий коллектор 6 и обратный коллектор 5 таким образом, что по потоку хладагента 7 у входа подающего коллектора 8 и входа обратного коллектора 9 находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура №1, затем второго №2, затем третьего №3 и так далее. У выхода подающего коллектора 10 и выхода обратного коллектора 11 находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура (на фиг. 1-4 - №12). Трубопровод обратной связи 12 соединяет выход обратного коллектора 11 с охладителем 2, насосом 1 и входом подающего коллектора 8. В каждом циркуляционном контуре 3 может иметься балансировочный вентиль 13 (фиг. 2, 4). Насос может быть встроен в охладитель 14 (фиг. 3, 4).The heat exchange system for liquid cooling of electronic devices according to the first embodiment comprises a pump 1 (Fig. 1-4), a
Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по второму варианту содержит насос 1 (фиг. 5-8), охладитель 2, множество циркуляционных контуров 3 с теплообменниками 15, где происходит теплообмен от первичного хладагента к вторичному хладагенту, циркулирующему в вычислительных блоках 4, в которых происходит теплообмен от тепловыделяющих электронных компонентов к вторичному хладагенту. Циркуляцию вторичного хладагента в вычислительных блоках 4 и теплообменниках 15 каждого циркуляционного контура обеспечивает дополнительный насос каждого циркуляционного контура (на фигурах не показан). Теплообменники 15 параллельно соединены трубопроводами в подающий коллектор 6 и обратный коллектор 5 таким образом, что по потоку хладагента 7 у входа подающего коллектора 8 и входа обратного коллектора 9 находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура №1, затем второго №2, затем третьего №3 и так далее. У выхода подающего коллектора 10 и выхода обратного коллектора 11 находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура (на фиг. 5-8 - №6). Трубопровод обратной связи 12 соединяет выход обратного коллектора 11 с охладителем 2, насосом 1 и входом подающего коллектора 8. В каждом циркуляционном контуре 3 может иметься балансировочный вентиль 13 (фиг. 6, 8). Насос может быть встроен в охладитель 14 (фиг. 7, 8).The heat exchange system for liquid cooling of electronic devices according to the second embodiment comprises a pump 1 (Fig. 5-8), a
Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по первому варианту работает следующим образом. Систему теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств заполняют хладагентом - диэлектрической охлаждающей жидкостью (например, трансформаторным маслом, полиметилсилоксановыми жидкостями), удаляют воздух из системы теплообмена и включают насос 1. Насос может быть любого типа, например пластинчатый, поршневой, роторный. Хладагент поступает на вход 8 подающего коллектора 6 и далее по циркуляционным контурам 3 в вычислительные блоки 4, где расположены тепловыделяющие электронные компоненты (например, микросхемы, процессоры, резисторы - на фигурах не показаны) и происходит теплообмен между тепловыделяющими электронными компонентами и хладагентом. Хладагент нагревается и поступает в обратный коллектор, на выходе 11 которого находится трубопровод обратной связи 12. Циркуляционные контуры 3 параллельно соединены трубопроводами в подающий 6 и обратный 7 коллекторы таким образом, что по потоку хладагента у входа подающего и входа обратного коллектора находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура (№1), затем второго (№2), затем третьего (№3) и так далее. У выхода подающего коллектора 10 и выхода обратного коллектора 11 находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура (на фиг.1-4 - №12). По трубопроводу обратной связи 12 хладагент через охладитель 2 вновь поступает в насос 1, затем на вход 8 подающего коллектора 6 и далее циркулирует по замкнутому контуру. В охладителе 2 (например, чиллере, жидкостно-воздушном теплообменнике) происходит охлаждение нагретого хладагента.The heat exchange system for liquid cooling of electronic devices according to the first embodiment works as follows. The heat exchange system for liquid cooling of electronic devices is filled with refrigerant - dielectric coolant (for example, transformer oil, polymethylsiloxane liquids), air is removed from the heat exchange system and
Предложенное параллельное соединение циркуляционных контуров 3 в подающий 6 и обратный 5 коллекторы и наличие трубопровода обратной связи 12, соединяющего выход 11 обратного коллектора 5 с охладителем 2, насосом 1 и входом 8 подающего коллектора 6, позволяет выровнять гидравлическое сопротивление по всем циркуляционным контурам при прохождении через них потока хладагента 7, прокачиваемого насосом 1. Это достигается тем, что по потоку хладагента 7 у входа подающего коллектора 8 и входа обратного коллектора 9 находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура №1, затем второго №2, затем третьего №3 и так далее. У выхода подающего коллектора 10 и выхода обратного коллектора 11 находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура (на фиг. 1-4 - №12). Трубопровод обратной связи 12 соединяет выход обратного коллектора 11 с охладителем 2, насосом 1 и входом подающего коллектора 8. Таким образом, расход хладагента через любой циркуляционный контур одинаков при идентичной конструкции подающего 6 и обратного 5 коллекторов. При отключении какого-либо из циркуляционных контуров происходит равномерное изменение расхода хладагента во всех остальных, подключенных к системе теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств циркуляционных контурах, так как замкнутая траектория движения потока хладагента для каждого контура одинаковая и равноудаленная от насоса: насос - вход подающего коллектора - подающий коллектор - циркуляционный контур - обратный коллектор - выход обратного коллектора - трубопровод обратной связи - охладитель - насос. Для более точной балансировки в каждом циркуляционном контуре может дополнительно устанавливаться балансировочный вентиль 13 (фиг. 2). Насос может быть встроен в охладитель 14 (фиг. 3). Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств может быть одновременно оснащена балансировочным вентилем 13 в каждом циркуляционном контуре и насосом, встроенным в охладитель 14 (фиг. 4).The proposed parallel connection of the
Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств по второму варианту работает следующим образом. Систему теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств заполняют первичным хладагентом (например, водой, антифризом), удаляют воздух из системы теплообмена и включают насос 1. Насос может быть любого типа, например пластинчатый, поршневой, роторный. Первичный хладагент поступает на вход 8 подающего коллектора 6 и далее по циркуляционным контурам 3 в теплообменники 15 (например, пластинчатые, спиральные, кожухотрубные), где происходит теплообмен от первичного хладагента к вторичному хладагенту, циркулирующему в вычислительных блоках 4, в которых происходит теплообмен от тепловыделяющих электронных компонентов (например, микросхемы, процессоры, резисторы - на фигурах не показаны) к вторичному хладагенту. Циркуляцию вторичного хладагента в вычислительных блоках 4 и теплообменниках 15 каждого циркуляционного контура обеспечивает дополнительный насос каждого циркуляционного контура (на фигурах не показан). В качестве вторичного хладагента применяется диэлектрическая охлаждающая жидкость (например, трансформаторное масло, полиметил сил оксановые жидкости). Первичный хладагент нагревается и поступает в обратный коллектор, на выходе 11 которого находится трубопровод обратной связи 12. Циркуляционные контуры 3 параллельно соединены трубопроводами в подающий 6 и обратный 7 коллекторы таким образом, что по потоку первичного хладагента у входа подающего и входа обратного коллектора находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура (№1), затем второго (№2), затем третьего (№3) и так далее. У выхода подающего коллектора 10 и выхода обратного коллектора 11 находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура (на фиг. 5 - 7 - №6). По трубопроводу обратной связи 12 первичный хладагент через охладитель 2 вновь поступает в насос 1, затем на вход 8 подающего коллектора 6 и далее циркулирует по замкнутому контуру. В охладителе 2 (например, чиллере, жидкостно-воздушном теплообменнике) происходит охлаждение нагретого первичного хладагента.The heat exchange system for liquid cooling of electronic devices according to the second embodiment operates as follows. The heat exchange system for liquid cooling of electronic devices is filled with primary refrigerant (for example, water, antifreeze), the air is removed from the heat exchange system and the
Предложенное параллельное соединение циркуляционных контуров 3 в подающий 6 и обратный 5 коллекторы и наличие трубопровода обратной связи 12, соединяющего выход 11 обратного коллектора 5 с охладителем 2, насосом 1 и входом 8 подающего коллектора 6, позволяет выровнять гидравлическое сопротивление по всем циркуляционным контурам при прохождении через них потока первичного хладагента 7, прокачиваемого насосом 1. Это достигается тем, что по потоку первичного хладагента 7 у входа подающего коллектора 8 и входа обратного коллектора 9 находится вход и выход соответственно первого циркуляционного контура №1, затем второго №2, затем третьего №3 и так далее. У выхода подающего коллектора 10 и выхода обратного коллектора 11 находится вход и выход соответственно последнего циркуляционного контура (на фиг. 5 - 7 - №6). Трубопровод обратной связи 12 соединяет выход обратного коллектора 11 с охладителем 2, насосом 1 и входом подающего коллектора 8. Таким образом, расход первичного хладагента через любой циркуляционный контур одинаков при идентичной конструкции подающего 6 и обратного 5 коллекторов. При отключении какого-либо из циркуляционных контуров происходит равномерное изменение расхода первичного хладагента во всех остальных, подключенных к системе теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств, циркуляционных контурах, так как замкнутая траектория движения потока первичного хладагента для каждого контура одинаковая и равноудаленная от насоса: насос - вход подающего коллектора - подающий коллектор - циркуляционный контур - обратный коллектор - выход обратного коллектора - трубопровод обратной связи - охладитель - насос. Для более точной балансировки в каждом циркуляционном контуре может дополнительно устанавливаться балансировочный вентиль 13 (фиг. 6). Насос может быть встроен в охладитель 14 (фиг. 7). Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств может быть одновременно оснащена балансировочным вентилем 13 в каждом циркуляционном контуре и насосом, встроенным в охладитель 14 (фиг. 8).The proposed parallel connection of the
Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление изобретения, с реализацией указанного их назначения, подтверждают соответствие изобретения условию патентоспособности - промышленная применимость.The described means and methods by which it is possible to carry out the invention, with the implementation of their specified purpose, confirm the compliance of the invention with the condition of patentability - industrial applicability.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018104165A RU2683425C1 (en) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Heat exchange system for the electronic devices liquid cooling (options) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018104165A RU2683425C1 (en) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Heat exchange system for the electronic devices liquid cooling (options) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2683425C1 true RU2683425C1 (en) | 2019-03-28 |
Family
ID=66089618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018104165A RU2683425C1 (en) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Heat exchange system for the electronic devices liquid cooling (options) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2683425C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777781C1 (en) * | 2021-09-07 | 2022-08-09 | Публичное акционерное общество «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» | Immersion cooling system tank for electronic components of computer equipment |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2273970C1 (en) * | 2004-09-06 | 2006-04-10 | Сибирский филиал Федерального государственного унитарного предприятия Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава Министерства путей сообщения Российской Федерации | Cooling device for electronic power modules |
WO2009131810A2 (en) * | 2008-04-21 | 2009-10-29 | Hardcore Computer, Inc. | A case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array |
RU2516227C2 (en) * | 2009-11-23 | 2014-05-20 | Дженерал Электрик Компани | Heat sink and unit for flat bodies, providing for cooling and assembly |
WO2014109869A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-07-17 | Midas Green Technology, Llc | Appliance immersion cooling system |
CN104602486A (en) * | 2014-12-22 | 2015-05-06 | 曙光信息产业(北京)有限公司 | Liquid-cooled server |
RU2559825C2 (en) * | 2013-07-01 | 2015-08-10 | Сергей Михайлович Абрамов | Server frame with immersion cooling system |
-
2018
- 2018-02-02 RU RU2018104165A patent/RU2683425C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2273970C1 (en) * | 2004-09-06 | 2006-04-10 | Сибирский филиал Федерального государственного унитарного предприятия Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава Министерства путей сообщения Российской Федерации | Cooling device for electronic power modules |
WO2009131810A2 (en) * | 2008-04-21 | 2009-10-29 | Hardcore Computer, Inc. | A case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array |
RU2516227C2 (en) * | 2009-11-23 | 2014-05-20 | Дженерал Электрик Компани | Heat sink and unit for flat bodies, providing for cooling and assembly |
WO2014109869A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-07-17 | Midas Green Technology, Llc | Appliance immersion cooling system |
RU2559825C2 (en) * | 2013-07-01 | 2015-08-10 | Сергей Михайлович Абрамов | Server frame with immersion cooling system |
CN104602486A (en) * | 2014-12-22 | 2015-05-06 | 曙光信息产业(北京)有限公司 | Liquid-cooled server |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777781C1 (en) * | 2021-09-07 | 2022-08-09 | Публичное акционерное общество «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» | Immersion cooling system tank for electronic components of computer equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110446396B (en) | Liquid cooling system for data center | |
Chainer et al. | Improving data center energy efficiency with advanced thermal management | |
US9686889B2 (en) | Field-replaceable bank of immersion-cooled electronic components | |
US9282678B2 (en) | Field-replaceable bank of immersion-cooled electronic components and separable heat sinks | |
US8964390B2 (en) | Sectioned manifolds facilitating pumped immersion-cooling of electronic components | |
US8947873B2 (en) | Immersion-cooled and conduction-cooled electronic system | |
US9750159B2 (en) | Pump-enhanced, immersion-cooling of electronic compnent(s) | |
US10912229B1 (en) | Cooling system for high density racks with multi-function heat exchangers | |
US8953320B2 (en) | Coolant drip facilitating partial immersion-cooling of electronic components | |
US8619425B2 (en) | Multi-fluid, two-phase immersion-cooling of electronic component(s) | |
US8929080B2 (en) | Immersion-cooling of selected electronic component(s) mounted to printed circuit board | |
US11871545B2 (en) | Cooling cabinet and cooling system | |
US8644021B2 (en) | Cooling module | |
US11212942B2 (en) | Cooling arrangement for autonomous cooling of a rack | |
US20210195794A1 (en) | Novel mechanical pump liquid-cooling heat dissipation system | |
RU2683425C1 (en) | Heat exchange system for the electronic devices liquid cooling (options) | |
Wei | Hybrid cooling technology for large-scale computing systems: from back to the future | |
Levin et al. | High-Performance Reconfigurable Computer Systems with Immersion Cooling | |
CN207752998U (en) | Closed loop liquid cooling apparatus and its electronic equipment of application | |
US20190343025A1 (en) | Data center liquid conduction cooling apparatus and method | |
Guan | Thermal Design of a Large Electronic Equipment | |
RU167555U1 (en) | COOLER OF COMPUTER COMPUTER MODULES | |
US11659683B1 (en) | High power density server with hybrid thermal management | |
US20240074101A1 (en) | Interlayer heat sink for cooling system of an electronic card of a supercomputer | |
US20240074103A1 (en) | Cooling assembly and method for cooling a plurality of heat-generating components |