RU2777781C1 - Резервуар системы иммерсионного охлаждения электронных компонентов вычислительной техники - Google Patents
Резервуар системы иммерсионного охлаждения электронных компонентов вычислительной техники Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777781C1 RU2777781C1 RU2021126273A RU2021126273A RU2777781C1 RU 2777781 C1 RU2777781 C1 RU 2777781C1 RU 2021126273 A RU2021126273 A RU 2021126273A RU 2021126273 A RU2021126273 A RU 2021126273A RU 2777781 C1 RU2777781 C1 RU 2777781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- electronic components
- container
- dielectric
- refrigerant
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000001174 ascending Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- -1 3MTM NovecTM Substances 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области систем охлаждения электронных устройств. Технический результат заключается в повышении надежности работы иммерсионной системы охлаждения для электронных устройств. Технический результат достигается за счет того, что резервуар содержит прямоугольный контейнер, выполненный с возможностью размещения в его полости извлекаемой стойки, с установленными на ней электронными компонентами для охлаждения, и заполненный диэлектрическим хладагентом, снабженный впускным отверстием, расположенным на дне контейнера с возможностью соединения через входной патрубок с насосом, и выпускным отверстием для обеспечения перелива диэлектрического хладагента через выпускной трубопровод в теплообменник, при этом контейнер выполнен сварным из нержавеющей стали, на одной из его длинных боковых стенок сформирована зона перелива для физического разделения восходящего и отводящего потоков диэлектрического хладагента, выполненная в виде вынесенного отделенного кармана, на дне которого расположено выпускное отверстие, при этом объем кармана определен как произведение площади поверхности жидкого диэлектрического хладагента в резервуаре и высоты слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к элементам систем охлаждения электронных устройств путем погружения нагревающихся электронных компонентов в охлаждающую жидкость.
Уровень техники.
В US 9992914 В2, 05.096.2018, раскрыта система с емкостью для погружения электрических приборов в жидкость, включающая в себя емкость с охлаждающей жидкостью, поддерживающее устройство для отвода избыточного тепла от охлаждающей жидкости емкости и рассеивания отведенного тепла в среде. В этой системе в большинстве случаев имеются неравномерные структуры потока через некоторое количество интервалов установки электрического устройства в пределах емкости, что потенциально приводит к неравномерному охлаждению через все интервалы установки, узкие порты подачи и возврата в емкости диэлектрической жидкости приводят к возникновению нецелесообразно высоких скоростей потока жидкости в соответствующих точках соединения с емкостью, что определяет недостаточное внимание к надежности работы при отказе.
Также известна система RU 2500012 С1, 02.07.2012, в которой форма с иммерсионной системой охлаждения, содержащая нагревающиеся электронные компоненты, помещена в диэлектрическую охлаждающую жидкость герметичного контейнера, причем контейнеров может быть несколько и располагаются они в стойке параллельно друг другу. В качестве модуля распределения используется распределительная труба, установленная параллельно днищу контейнера и образованная двумя параллельными друг другу перфорированными трубами, соединенными U-образным соединителем. Причем один конец распределительной трубы заглушен, а второй соединен с впускным патрубком, установленным в нижней части контейнера. Такая конструкция контейнера, когда модуль распределения отводит тепло от размещенных в контейнере электронных устройств в целом, не обеспечивает достаточно эффективного отвода тепла от наиболее нагретых компонентов электронных устройств.
В качестве ближайшего аналога рассмотрен резервуар системы иммерсионного охлаждения электронных компонентов (RU 2695089 С2, 19.07.2019), выполненный в виде прямоугольного контейнера, в полости которого размещены извлекаемая стойка с установленными на ней электронными компонентами для охлаждения, и заполненный диэлектрическим хладагентом, совершающим движение вверх в параллельных потоках между электронными компонентами через, по крайней мере, одну форсунку, расположенную на дне резервуара. Накачка хладагента осуществляется насосом через входной патрубок резервуара, тем самым заставляя диэлектрический хладагент подниматься вверх через электронные компоненты и обеспечивая перелив диэлектрического хладагента через выпускное отверстие и выпускной трубопровод в теплообменник для последующего возвращения насосом в резервуар через нижний патрубок. Конструкция резервуара при этом не предусматривает эффективный отвод тепла при переливе и разделении восходящего и отводящего потоков из-за их большой площади контакта при прохождении отводящего потока по внешним стенкам резервуара.
Кроме того, к недостаткам известных технических решений относится невысокая плотность установки охлаждаемых электронных устройств из-за неравномерного отвода тепла, что приводит к ненадежности работы системы.
Сущность изобретения.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструкции резервуара, направленной на формирование потока перелива, обеспечивающего надежность иммерсионной системы охлаждения для электронных устройств, при улучшении эксплуатационных характеристик и обеспечении высокой плотности размещения вычислительных ресурсов (электронных устройств).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности работы иммерсионной системы охлаждения для электронных устройств за счет конструктивного выполнения емкости (резервуара) для охлаждения при подаче охлажденного потока снизу емкости и равномерного распределения потока охлаждающей жидкости за счет конструкции стенок емкости и использования физического эффекта «конвекция» (усиление потока за счет естественной циркуляции «направление потока снизу вверх, то есть поток, нагреваясь, поднимается вверх за счет естественной конвекции для последующего отвода тепла из емкости»), а также за счет улучшения эксплуатационных характеристик резервуара, обеспечиваемого выбором материала и способа изготовления резервуара.
Сущность изобретения достигается тем, что в резервуаре системы иммерсионного охлаждения электронных компонентов, содержащем прямоугольный контейнер, выполненный с возможностью размещения в его полости извлекаемой стойки, с установленными на ней электронными компонентами для охлаждения, и заполненный диэлектрическим хладагентом, снабженный, по крайней мере, одним впускным отверстием, расположенным на дне контейнера с возможностью соединения через входной патрубок с насосом, и выпускным отверстием для обеспечения перелива диэлектрического хладагента через выпускной трубопровод в теплообменник, контейнер выполнен сварным из нержавеющей стали, на одной из его длинных боковых стенок сформирована зона перелива для физического разделения восходящего и отводящего потоков диэлектрического хладагента, выполненная в виде вынесенного отделенного кармана, на дне которого расположено выпускное отверстие, при этом объем кармана определен как произведение площади поверхности жидкого диэлектрического хладагента в резервуаре и высоты слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами.
Предпочтительно, чтобы высота слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами составляла от 3 см до 4 см.
Также на одной из боковых стенок контейнера может быть размещен блок управления работой системы и мониторинга ее параметров.
Использование в качестве материала резервуара нержавеющей стали и сборка резервуара при изготовлении посредством сварки позволяет расширить диапазон применяемых при эксплуатации диэлектрических хладагентов, что улучшает его эксплуатационные характеристики.
Надежное физическое разделение восходящего потока и отводящего потока нагретого теплоносителя с помощью конструктивно выполненного кармана резервуара, сформированного на длинной боковой стенке, объем которого рассчитан на основании площади поверхности жидкого диэлектрического хладагента, залитого в резервуар (фактически это площадь резервуара по верхней кромке, за вычетом площади толщин стенок) и высоты слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами, которая выбирается при конструировании резервуара и составляет от 3 см до 4 см, ускоряет отвод теплоносителя и предотвращает теплообмен между восходящим и отводящим потоками теплоносителя.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен общий вид резервуара системы иммерсионного охлаждения.
На фиг. 2 представлена схема перемещения потоков диэлектрического хладагента в резервуаре в процессе работы системы иммерсионного охлаждения.
Осуществление изобретения
Резервуар системы иммерсионного охлаждения электронных компонентов содержит прямоугольный контейнер (1, фиг. 1) с карманом (2). В полости контейнера размещают извлекаемую стойку с установленными на ней электронными компонентами для охлаждения (на рисунке не показано) и заполняют диэлектрическим хладагентом (теплоносителем) (фиг. 2).
Резервуар выполнен из нержавеющей стали, а его сборка осуществляется посредством сварки. В качестве диэлектрического хладагента может быть использован широкий диапазон инженерных жидкостей, таких как 3М™ Novec™, минеральное масло, силиконовое масло, натуральные полиэфирные масла, в том числе масла на основе сои, и синтетические полиэфирные масла. Диэлектрический хладагент осуществляет передачу тепла от электронных компонентов, размещенных в стойке внутри резервуара (1). Использование нержавеющей стали позволяет, в случае использования диэлектрических теплоносителей (например: силиконовых масел) при скорости прокачки 3 м3/час с объема резервуара 0,8 м3, эффективно отводить до 15 кВт тепловой мощности, выделяемой электронными компонентами. При этом температура компонентов не превысит 40°С.
На дне контейнера (резервуара) выполняют одно или несколько входных отверстий (3) для формирования восходящего потока диэлектрика, при этом входное отверстие соединено через входной патрубок с насосом (на рисунке не показано).
Насос осуществляет непрерывную подачу диэлектрического хладагента, тем самым направляя потоки хладагента вверх через электронные компоненты (фиг. 2, восходящие и отводящие потоки хладагента указаны стрелками). Подача диэлектрического хладагента приводит к его переливу (фиг. 2). При переливе хладагент движется в обратном направлении через зону перелива (4), которая представляет собой объем, сформированный вынесенным на широкой боковой стенке контейнера карманом и отделяющей диэлектрической перегородкой. На дне кармана имеется выпускное отверстие (5), которое соединено с выпускным трубопроводом (на рисунке не показано) для последующего отведения на внешнюю систему охлаждения (например - драйкулер).
Объем кармана определяют как произведение площади жидкости в резервуаре и высоты слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами. Высота слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами составляет от 3 см до 4 см.
Всего поверхностный объем жидкости, отводимой для охлаждения, например, составляет 110×70×4=30800 см3. Учитывая ширину кармана 10 см и принимаемый резерв по объему в 50%, высота кармана определяется в 42 см ((30800/1100/10)×1,5=42). Таким образом, высота кармана составит 42 см, что значительно меньше высоты боковой стенки резервуара. При таком решении осуществляется физическое разделение восходящего и отводимого потоков теплоносителя, при этом практически исключается перенос отводимого хладагентом тепла на отводимом потоке на восходящий холодный поток, что существенно повышает эффективность теплоотвода.
Для удобства использования на боковой стенке резервуара размещают блок управления работой системы иммерсионного охлаждения и мониторинга параметров (на рисунке не показан). Блок может включать контроллер, предназначенный для управления работой системы и мониторинга параметров, таких как температура и поток диэлектрического хладагента.
Claims (3)
1. Резервуар системы иммерсионного охлаждения электронных компонентов, содержащий прямоугольный контейнер, выполненный с возможностью размещения в его полости извлекаемой стойки, с установленными на ней электронными компонентами для охлаждения, и заполненный диэлектрическим хладагентом, снабженный, по крайней мере, одним впускным отверстием, расположенным на дне контейнера с возможностью соединения через входной патрубок с насосом, и выпускным отверстием для обеспечения перелива диэлектрического хладагента через выпускной трубопровод в теплообменник, отличающийся тем, что контейнер выполнен сварным из нержавеющей стали, на одной из его длинных боковых стенок сформирована зона перелива для физического разделения восходящего и отводящего потоков диэлектрического хладагента, выполненная в виде вынесенного отделенного кармана, на дне которого расположено выпускное отверстие, при этом объем кармана определен как произведение площади поверхности жидкого диэлектрического хладагента в резервуаре и высоты слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами.
2. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что высота слоя жидкости над установленными в резервуаре электронными компонентами составляет от 3 см до 4 см.
3. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что на одной из боковых стенок контейнера размещен блок управления работой системы и мониторинга параметров.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777781C1 true RU2777781C1 (ru) | 2022-08-09 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202004003644U1 (de) * | 2004-03-09 | 2004-05-13 | Kinder, Georg | Kühlsystem für ein elektronisches Gerät, insbesondere Computer |
RU2683425C1 (ru) * | 2018-02-02 | 2019-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "НИЦ супер-ЭВМ и нейрокомпьютеров" | Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств (варианты) |
RU188258U1 (ru) * | 2019-01-29 | 2019-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Криптор" | Стойка иммерсионного охлаждения |
RU2692569C1 (ru) * | 2019-02-19 | 2019-06-25 | Кирилл Олегович Морозов | Система иммерсионного охлаждения серверного оборудования |
US20200196489A1 (en) * | 2018-12-15 | 2020-06-18 | Hongfujin Precision Electronics (Tianjin) Co.,Ltd. | Heat dissipation apparatus and server using the same |
US10820447B1 (en) * | 2019-09-30 | 2020-10-27 | Baidu Usa Llc | Immersion cooling system with top mounted bus bar |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202004003644U1 (de) * | 2004-03-09 | 2004-05-13 | Kinder, Georg | Kühlsystem für ein elektronisches Gerät, insbesondere Computer |
RU2683425C1 (ru) * | 2018-02-02 | 2019-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "НИЦ супер-ЭВМ и нейрокомпьютеров" | Система теплообмена для жидкостного охлаждения электронных устройств (варианты) |
US20200196489A1 (en) * | 2018-12-15 | 2020-06-18 | Hongfujin Precision Electronics (Tianjin) Co.,Ltd. | Heat dissipation apparatus and server using the same |
RU188258U1 (ru) * | 2019-01-29 | 2019-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Криптор" | Стойка иммерсионного охлаждения |
RU2692569C1 (ru) * | 2019-02-19 | 2019-06-25 | Кирилл Олегович Морозов | Система иммерсионного охлаждения серверного оборудования |
US10820447B1 (en) * | 2019-09-30 | 2020-10-27 | Baidu Usa Llc | Immersion cooling system with top mounted bus bar |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11653472B2 (en) | Heat sink, heat sink arrangement and module for liquid immersion cooling | |
US10130013B1 (en) | Cooling electronic devices in a data center | |
CN114731773A (zh) | 用于冷却电子装置的系统和冷板 | |
US20130048254A1 (en) | Heat transfer bridge | |
GB2571053A (en) | Heat sink for immersion cooling | |
RU2777781C1 (ru) | Резервуар системы иммерсионного охлаждения электронных компонентов вычислительной техники | |
CN114828548A (zh) | 机箱、电子设备和机箱排气方法 | |
GB2574632A (en) | Heat sink arrangement for immersion cooling | |
KR100741475B1 (ko) | 반도체 웨이퍼 습식 식각 및 세정 약품 가열용 인라인 히터 | |
RU201540U1 (ru) | Устройство для иммерсионного двухфазного охлаждения изделий электронной техники | |
RU2731439C2 (ru) | Система охлаждения электронной системы | |
EP4274394A1 (en) | Fluid distribution assembly and cooling system including the same | |
JPH02129999A (ja) | 電子素子の冷却装置 | |
RU2711466C1 (ru) | Способ охлаждения электронного оборудования | |
RU2711307C1 (ru) | Емкость для жидкостного охлаждения электронных устройств | |
GB2571054A (en) | Module for liquid cooling | |
GB2570622A (en) | Heat sink for liquid cooling |