一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统技术方案

本申请公开了一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，包括：刀壳流道内嵌于服务器刀片的盖板中，刀壳流道的一端连接于服务器刀片的冷媒入口，冷媒入口连接于冷媒输送装置，刀壳流道的另一端连接于浸没射流装置；浸没射流装置设置于发热元件的对侧，其侧壁上设置有多个阵列排布的、向上倾斜的射流喷嘴，射流喷嘴液体喷射端所在平面与发热元件所在平面间的夹角在预设角度范围内，射流喷嘴的液体输入端连接于刀壳流道，射流喷嘴的液体喷射端的喷射范围覆盖发热元件。通过本申请中的技术方案，将散热后的低温液态冷媒通过射流喷嘴直接喷射至发热元件上，带走发热元件产生的热量，提升液冷服务器的散热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统
本申请涉及浸没式液冷服务器的
，具体而言，涉及一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统。
技术介绍
液冷服务器的散热原理是利用工作流体作为中间热量传输的媒介，将热量由热区传递到远处再进行冷却。由于液体比空气的比热大很多，散热速度也远远大于空气，因此制冷效率远高于风冷散热。传统的浸没式液冷服务器通过将服务器的主板浸泡在装有液态冷媒的刀壳中，并在服务器外侧设置对应的冷媒散热器及冷媒循环装置，利用低温的、循环的液态冷媒，对浸没于其中的主板发热元件进行吸热，再由冷媒散热器，对吸收热量后的液态冷媒进行散热，重新形成低温的液态冷媒，实现对液冷服务器的散热。目前超级计算机发热元件的热流密度又进一步提高，且发热元件的排布越来越密集，导致传统的浸没式液冷服务器内部的液态冷媒温度呈现阶梯式分布，使得液冷服务器的散热效果无法满足发热元件的散热需求。而现有技术中，通常是通过调大液态冷媒的流量，加速液态冷媒循环，同时设置冷媒流道，而这种方式不仅加大了液冷散热系统的设计难度，增加了生产成本，同时还使得液冷散热系统的能耗增加，不利于节能。因而，需要在此浸没液冷的基础上探索更好的散热方式。
技术实现思路
本申请的目的在于：将散热后的低温液态冷媒通过射流喷嘴直接喷射至发热元件上，带走发热元件产生的热量，提升液冷服务器的散热性能。本申请的技术方案是：提供了一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，浸没式液冷服务器包括串联的服务器刀片、冷媒散热器、储液罐以及冷媒输送装置，服务器刀片内部设置有密封腔体，密封腔体内盛放有液态冷媒，服务器刀片的发热元件浸没于液态冷媒，系统包括：浸没射流装置以及刀壳流道；刀壳流道内嵌于服务器刀片的盖板中，刀壳流道的一端连接于服务器刀片的冷媒入口，冷媒入口连接于冷媒输送装置，刀壳流道的另一端连接于浸没射流装置；浸没射流装置设置于发热元件的对侧，浸没射流装置的侧壁上设置有多个阵列排布的、向上倾斜的射流喷嘴，射流喷嘴液体喷射端所在平面与发热元件所在平面间的夹角在预设角度范围内，射流喷嘴的液体输入端连接于刀壳流道，射流喷嘴的液体喷射端的喷射范围覆盖发热元件。上述任一项技术方案中，进一步地，侧壁固定在服务器刀片的盖板上，射流喷嘴的液体喷射端设置有多个射流喷孔，射流喷孔与发热元件之间的间距为射流喷孔直径的预设倍数。上述任一项技术方案中，进一步地，射流喷嘴的底部设置有喷嘴密封槽，喷嘴密封槽内设置有密封垫圈。上述任一项技术方案中，进一步地，刀壳流道包括多条逐级分流的流道分支，流道分支的末端连接于射流喷嘴；系统包括：流量控制装置；流量控制装置设置于流道分支的末端与射流喷嘴之间，流量控制装置用于调节由流道分支流入射流喷嘴的液态冷媒的流量。上述任一项技术方案中，进一步地，系统还包括：压力检测器；压力检测器设置于服务器刀片的顶部，压力检测器用于检测并显示服务器刀片内部的压力值。上述任一项技术方案中，进一步地，系统还包括：缓冲罐；缓冲罐连接于储液罐，缓冲罐的罐体内设置有气囊，气囊内部填充有压力值为预设缓冲压力的气体，缓冲罐用于平衡系统内液态冷媒的压力。上述任一项技术方案中，进一步地，发热元件的表面刻蚀有微柱状结构。本申请的有益效果是：本申请中的技术方案，通过在发热元件的对侧设置浸没射流装置，利用射流喷嘴直接将低温的液态冷媒喷射至发热元件上，对服务器刀片内密封腔体中的液态冷媒增加扰动，使得吸热后的液态冷媒逐渐向发热元件的四周扩散，提高了液冷散热系统的冷媒利用效率以及整体的散热性能。并通过对刀壳流道、射流喷嘴的优化设计，使得液态冷媒能够以更好地角度和流量喷射至发热元件上，进一步优化了发热元件的散热效果。对于整个服务器刀片来说，本申请还可以通过调节流量控制装置，对射流喷嘴喷射的冷媒流量进行调节，既可以对低热流密度(发热量较小)的发热元件进行液冷冷却，又可以对高热流密度(发热量较大)的发热元件进行液冷冷却。因此，该系统同时满足了高热流密度发热元件和低热流密度发热元件的液冷冷却需求。附图说明本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本申请的一个实施例的用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统的示意框图；图2是根据本申请的一个实施例的刀壳流道的示意图。图3是根据本申请的一个实施例的浸没射流相变液冷系统的侧视图；图4是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴分布的示意图；图5是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴的示意图；图6是根据本申请的一个实施例的射流喷嘴的剖视图；其中，1-服务器刀片、2-冷媒散热器、3-储液罐、4-冷媒输送装置、5-缓冲罐、101-服务器主板、102-发热元件、103-穿壁密封电连接件、104-冷媒入口、105-冷媒出口、107-压力检测器、108-射流喷嘴、1081-射流喷孔、1082-射流喇叭口、1083-喷嘴密封槽、109-流量控制装置、110-刀壳流道。具体实施方式为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。如图1所示，本实施例提供了一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，浸没式液冷服务器包括串联的服务器刀片1、冷媒散热器2、储液罐3以及冷媒输送装置4。本实施例中，服务器刀片1的冷媒出口105连接于冷媒散热器2，冷媒散热器2依次与储液罐3、冷媒输送装置4相连，冷媒输送装置4则连接于服务器刀片1的冷媒入口104。服务器刀片1内部设置有密封腔体，密封腔体内设置有服务器主板101，服务器主板101上设置有多个高热流密度的发热元件102，如GPU、CPU、内存等电子器件。为了对发热元件102进行散热，密封腔体内盛放有液态冷媒，将发热元件102浸没于液态冷媒，利用液态冷媒吸收发热元件102工作过程中产生的热量。该液态冷媒为高沸点不导电液体，与服务器主板101材料相容性良好。沸点高于高热流密度发热元件102表面限定最高温度。本实施例中，冷媒输送装置4可以为供液泵。本实施例中，冷媒流向如图1中箭头所示。服务器刀片1内部的液态冷媒在冷媒输送装置4的作用下，由冷媒出口105流向冷媒散热器2，冷媒散热器2对液态冷媒进行散热，形成低温液态冷媒，之后，将低温液态冷媒传输至储液罐3进行存储，并且在冷媒输送装置4的作用下，流向冷媒输送装置4，由冷媒入口104重新流入服务器刀片1，利用低温液态冷媒对发热元件102进行液冷散热，其中，冷媒出口105的内径大于液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统，其特征在于，该系统适用于浸没式液冷服务器，所述浸没式液冷服务器包括串联的服务器刀片(1)、冷媒散热器(2)、储液罐(3)以及冷媒输送装置(4)，所述服务器刀片(1)内部设置有密封腔体，所述密封腔体内盛放有液态冷媒，所述服务器刀片(1)的发热元件(102)浸没于所述液态冷媒，所述系统包括：浸没射流装置以及刀壳流道(110)；/n所述刀壳流道(110)内嵌于所述服务器刀片(1)的盖板中，所述刀壳流道(110)的一端连接于所述服务器刀片(1)的冷媒入口(104)，所述冷媒入口(104)连接于所述冷媒输送装置(4)，所述刀壳流道(110)的另一端连接于所述浸没射流装置；/n所述浸没射流装置设置于所述发热元件(102)的对侧，所述浸没射流装置的侧壁上设置有多个阵列排布的、向上倾斜的射流喷嘴(108)，所述射流喷嘴(108)液体喷射端所在平面与所述发热元件(102)所在平面间的夹角在预设角度范围内，所述射流喷嘴(108)的液体输入端连接于所述刀壳流道(110)，所述射流喷嘴(108)的液体喷射端的喷射范围覆盖所述发热元件(102)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统，其特征在于，该系统适用于浸没式液冷服务器，所述浸没式液冷服务器包括串联的服务器刀片(1)、冷媒散热器(2)、储液罐(3)以及冷媒输送装置(4)，所述服务器刀片(1)内部设置有密封腔体，所述密封腔体内盛放有液态冷媒，所述服务器刀片(1)的发热元件(102)浸没于所述液态冷媒，所述系统包括：浸没射流装置以及刀壳流道(110)；
所述刀壳流道(110)内嵌于所述服务器刀片(1)的盖板中，所述刀壳流道(110)的一端连接于所述服务器刀片(1)的冷媒入口(104)，所述冷媒入口(104)连接于所述冷媒输送装置(4)，所述刀壳流道(110)的另一端连接于所述浸没射流装置；
所述浸没射流装置设置于所述发热元件(102)的对侧，所述浸没射流装置的侧壁上设置有多个阵列排布的、向上倾斜的射流喷嘴(108)，所述射流喷嘴(108)液体喷射端所在平面与所述发热元件(102)所在平面间的夹角在预设角度范围内，所述射流喷嘴(108)的液体输入端连接于所述刀壳流道(110)，所述射流喷嘴(108)的液体喷射端的喷射范围覆盖所述发热元件(102)。


2.如权利要求1所述的用于高热流密度服务器的浸没液冷散热系统，其特征在于，所述侧壁固定在所述服务器刀片(1)的所述盖板上，所述射流喷嘴(108)的所述液体喷射端设置有多个射流喷孔(1081)，所述射流喷孔(1081)与所述发热元件(102)之间的间距为所述射流喷孔(1081)直径的预设倍数。


3...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈卫东，默蓬勃，宋景亮，郭双江，
申请(专利权)人：曙光节能技术北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11