CN109729704A - 一种多介质液冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多介质液冷散热系统，箱体内至少盛装第一介质和第二介质，第一介质和第二介质相互分离，第一介质用于吸收和传递发热部件产生的热量，第一介质在箱体内的量保持相对恒定，第二介质吸收第一介质的热量，冷却系统循环抽送第二介质，将箱体内吸收热量升温的第一介质抽出，经过冷却系统后热量向外散发，第二介质在箱体之外冷却降温，并重新送回箱体内，循环流动换热。本发明由第一介质持续吸收发热部件产生的热量，达到更加充分的换热效果，通过少量的第二介质与第一介质热交换排出热量，第二介质与第一介质的换热效率高，冷却系统仅需要带动第二介质循环流动即可，能耗少，节能环保。

Description

一种多介质液冷散热系统

技术领域

本发明涉及散热设备技术领域，更进一步涉及一种多介质液冷散热系统。

背景技术

服务器等设备在工作过程中大量发热，需要采用散热设备对其冷却，随着技术的发展，服务器等设备的集成度越来越高，计算能力不断增加，单位空间产生的热量持续增大，散热问题越来越重要。

传统的服务器采用风冷和液冷的散热方式，几乎一半的电能消耗在散热上，数据中心能源使用率PUE＝数据中心总能耗/IT负载电源总能耗，越接近1表明能将水平越好，节能效果越好。

风冷散热效率低，液冷散热效率高，如图1所示，为现有一种液冷散热系统原理示意图，由动力泵01驱动冷却液在管道02内循环流动，低温的冷却液进入盘管换热器03，盘管换热器03位于服务器等设备内，与设备内部进行热交换，将设备散发的热量带出，通过散热器04将热量散发到外界，降温后的冷却液循环使用。

传统的液冷散热器依靠盘管实现热交换，盘管与设备之间接触不充分，换热效率低，为了达到充分的换热效果，需要使用更大流量的冷却液，动力泵的能耗较大。

对于本领域的技术人员来说，如何设计一种换热效率高、节能环保的散热设备，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种多介质液冷散热系统，换热效率高，仅需要驱动少量的第二介质循环运动，能耗少，节能环保，具体方案如下：

一种多介质液冷散热系统，包括箱体，所述箱体内至少盛装相互分离的第一介质和第二介质，所述第一介质用于吸收和传递发热部件产生的热量，所述第二介质吸收所述第一介质的热量；

所述第二介质通过冷却系统循环抽送，所述冷却系统用于向外散发热量。

可选地，所述第一介质和所述第二介质为不相溶的液体，所述第一介质和所述第二介质盛放于同一空腔内。

可选地，所述第一介质的密度大于所述第二介质；所述箱体的底部支撑放置所述发热部件，所述第一介质包覆所述发热部件。

可选地，用于循环所述第二介质的进液口连接在所述第二介质的底部，出液口连接在所述第二介质的顶部。

可选地，还包括与所述第一介质连通的调节系统，所述调节系统用于调节所述箱体内的所述第一介质的体积。

可选地，所述箱体内的所述第二介质的体积大于或等于所述第一介质。

可选地，所述箱体内设置搅拌器，分别用于搅拌所述第一介质和所述第二介质。

本发明提供了一种多介质液冷散热系统，箱体内至少盛装第一介质和第二介质，第一介质和第二介质相互分离，第一介质用于吸收和传递发热部件产生的热量，第一介质在箱体内的量保持相对恒定，第二介质吸收第一介质的热量，冷却系统循环抽送第二介质，将箱体内吸收热量升温的第一介质抽出，经过冷却系统后热量向外散发，第二介质在箱体之外冷却降温，并重新送回箱体内，循环流动换热。本发明由第一介质持续吸收发热部件产生的热量，达到更加充分的换热效果，通过少量的第二介质与第一介质热交换排出热量，第二介质与第一介质的换热效率高，冷却系统仅需要带动第二介质循环流动即可，能耗少，节能环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有一种液冷散热系统原理示意图；

图2为本发明提供的多介质液冷散热系统的原理示意图。

图中包括：

第一介质1、第二介质2、箱体3、冷却系统4、进液口41、出液口42、调节系统5。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种多介质液冷散热系统，换热效率高，仅需要驱动少量的第二介质循环运动，能耗少，节能环保。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的多介质液冷散热系统，进行详细的介绍说明。

本发明的多介质液冷散热系统包括箱体3，箱体3为一容器，内部具有盛放空间，箱体3内至少盛装第一介质1和第二介质2，且第一介质1和第二介质2相互分离，为两个相对独立的部分；第一介质1的作用是吸收和传递发热部件产生的热量，发热部件产生的热量传递到第一介质1中，由第一介质1继续向外发散；第二介质2与第一介质1相互紧邻，第二介质2吸收第一介质1的热量；第一介质1在箱体3中保持相对恒定，基本不产生内外交流，第一介质通过热传递在其内部传导热量；而第二介质2不是恒定的，第二介质2通过冷却系统4循环抽送，冷却系统4内设有动力循环设备，可以带动第二介质2不断进入和流出箱体3；冷却系统4还设置风扇等散热设备，第二介质2进入冷却系统4时向外散发热量，第二介质降温，降温后的第二介质重新送回箱体3内重复利用，形成完整的闭环散热。冷却系统4内设置暂存装置，用于暂时存储第二介质2，通过调节向箱体3输入和抽出第二介质的速率，小幅度调节箱体3内的第二介质量，与第二介质的散热需求相匹配，以平衡能耗和散热需求。

本发明由第一介质1与发热部件充分接触，持续吸收发热部件产生的热量，达到更加充分的换热效果；冷却系统4仅循环抽送第二介质，第二介质的总量远小于第一介质与第二介质的总和，通过少量的第二介质与第一介质热交换排出热量，在相同的功率下第二介质的循环速度更快，在相同的循环速度下冷却系统4的功率更低，冷却系统仅需要带动第二介质循环流动即可，能耗少，节能环保。

第一介质1和第二介质2为导热率良好的液体，在上述方案的基础上，本发明提供一种优选的实施方案，第一介质1和第二介质2为不相溶的液体，箱体3内仅设置一个空腔结构，第一介质1和第二介质2盛放于同一空腔内。

第一介质与第二介质为密度相差较大的两种液体，在同一空腔内可有效形成分层，密度大的液体位于下层，密度小的液体位于上层。位于箱体3内的第一介质1和第二介质2具有明显的分层，由于第一介质和第二介质直接接触，因此两者具有更好的热传递效果，实现更为快速的热量传导。

本发明的核心思想是采用不的液体，仅使局部液体内外流动而非全部液体流动，采用两种液体仅为一种优选的实施例，若有需要还可设置更多的液体，这些具体形式均应受到本发明的保护。

当然，以上第一介质与第二介质位于同一空腔内的结构仅为一种优选的参考形式，若有需要，也可将第一介质与第二介质相互分离设置，即在第一介质与第二介质之间设置间隔层，第一介质与第二介质位于两个相互独立的空腔内，两者不直接接触，两者之间的间隔层具有良好的导热效率，若不直接接触，第一介质与第二介质也可选用相同的液体，这些具体的设置形式都应包含在本发明的保护范围之内。

优选地，本发明中第一介质1的密度大于第二介质2，也即箱体3内第一介质1在下、第二介质在上；箱体3内腔的底部支撑放置发热部件，发热部件如服务器等整体放置在箱体3内，并通过箱体3支撑，第一介质1包覆发热部件，发热部件完全浸在第一介质1内；第一介质1和第二介质2均为不导电液体，不影响发热部件正常工作。

除此之外，第一介质1也可为密度较小的液体，在箱体3内部较高的位置设置支架以支撑发热部件，使发热部件位于较高的位置。

具体地，箱体3上设置进液口41和出液口42，进液口41用于向箱体3输入液体，箱体3内的液体通过出液口42排出，第二介质2通过进液口41和出液口42实现循环流动，进液口41和出液口42均设置在箱体3的侧壁处，用于连通箱体3内外；进液口41连接在第二介质2的底部，出液口42连接在第二介质2的顶部，也即箱体3内填充第一介质和第二介质后，进液口41的位置正对第二介质2的底部，出液口42的位置正对第二介质2的顶部，通过此结构使进入箱体3内的低温液体先到达靠近第一介质1的较低位置，实现更好的换热效果。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本发明还包括与第一介质1连通的调节系统5，调节系统5用于调节箱体3内的第一介质1的体积，调节系统5用于抽出或输入第一介质1，从而小幅度调节箱体3内部的第一介质1的体积，根据发热部件的工作效率，实时调节第一介质1的体积，匹配不同的工况，达到最合适的热传导速率。

具体地，箱体3内的第二介质2的体积大于或等于第一介质1。

为了更好地实现热传递，在箱体3内设置搅拌器，搅拌器上设置至少两个搅拌扇叶，分别用于搅拌第一介质1和第二介质2，搅拌扇叶分别加速第一介质1和第二介质2循环流动，在普通状态下不启动搅拌器，发热量急剧增大时启动搅拌器，使热量在第一介质1和第二介质2各自的内部及两者之间更快传递。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种多介质液冷散热系统，其特征在于，包括箱体(3)，所述箱体(3)内至少盛装相互分离的第一介质(1)和第二介质(2)，所述第一介质(1)用于吸收和传递发热部件产生的热量，所述第二介质(2)吸收所述第一介质(1)的热量；

所述第二介质(2)通过冷却系统(4)循环抽送，所述冷却系统(4)用于向外散发热量。

2.根据权利要求1所述的多介质液冷散热系统，其特征在于，所述第一介质(1)和所述第二介质(2)为不相溶的液体，所述第一介质(1)和所述第二介质(2)盛放于同一空腔内。

3.根据权利要求2所述的多介质液冷散热系统，其特征在于，所述第一介质(1)的密度大于所述第二介质(2)；所述箱体(3)的底部支撑放置所述发热部件，所述第一介质(1)包覆所述发热部件。

4.根据权利要求3所述的多介质液冷散热系统，其特征在于，用于循环所述第二介质(2)的进液口(41)连接在所述第二介质(2)的底部，出液口(42)连接在所述第二介质(2)的顶部。

5.根据权利要求2至4任一项所述的多介质液冷散热系统，其特征在于，还包括与所述第一介质(1)连通的调节系统(5)，所述调节系统(5)用于调节所述箱体(3)内的所述第一介质(1)的体积。

6.根据权利要求5所述的多介质液冷散热系统，其特征在于，所述箱体(3)内的所述第二介质(2)的体积大于或等于所述第一介质(1)。

7.根据权利要求5所述的多介质液冷散热系统，其特征在于，所述箱体(3)内设置搅拌器，分别用于搅拌所述第一介质(1)和所述第二介质(2)。