[发明专利]一种泵驱两相流体回路用两级控温装置

说明书

技术领域

本发明属于热控技术领域，具体涉及一种泵驱两相流体回路用两级控温装置。

背景技术

随着互联网和信息技术的发展，大规模数据存储和数据处理的需求日益增长，对数据中心的服务器的运算速度和性能都提出了更高的要求，而温度控制已经成为制约其发展的关键因素。

第一代的数据中心采用风冷的方式，单个机柜的功率一般3～4kW，第二代采用水冷和风冷结合的方式，机柜的功率可以达到30kW，当机柜的功耗继续增大，单相水冷的方式难以实现对其良好的温度控制，国内外未来数据中心的新一代散热技术均着眼于泵驱两相流体回路系统。

泵驱两相流体回路系统是利用工质在循环流动过程中的蒸发吸热和冷凝放热过程，进行热量收集、输运的热控系统。泵驱两相流体回路系统的原理如图1所示。系统中的工质在循环泵的驱动下流动进入蒸发器，在进入蒸发器后工质吸收热量由液态单相变成汽液两相状态，然后两相流体经过冷凝器释放热量后由汽液两相状态变为液态单相，之后再进入循环泵，然后又进入蒸发器，如此往复。

泵驱两相流体回路系统的控温目前主要采用储液器控温的方式，储液器即控温装置，这种控温方式来源于环路热管(LHP)，其原理如下：储液器中工质处于两相平衡状态时，其饱和压力和温度之间存在对应关系，当储液器内工质温度变化时其内的饱和压力会发生变化，系统中其他位置的压力也发生变化；系统中蒸发器与冷凝器的饱和压力改变，进而蒸发器的蒸发温度和冷凝器的冷凝温度随之改变；另外，若储液器内压力变大，储液器中的工质就会压入冷凝器内，导致冷凝器的冷凝段长度变小，所以通过对储液器的温度进行控制实现了对整个回路系统的温度控制。系统的温度控制依赖于对储液器气液界面温度的准确控制，当系统的规模比较小时这种方式比较容易实现，对于LHP一般规模均比较小，如图1中所示。然而当泵驱两相流体系统的规模比较大，特别是温度变化范围比较宽时，系统高低温变化时引起的储液器内工质体积变化比较大，液位不断波动，此时就需要容积比较大的储液器来满足大规模系统温度变化的需求，这时由于储液器容积增大，其内出现加热不均匀的问题，并且储液器内液位的变化给系统温度的准确控制带来困难，且对其进行控温需要消耗大量能量。

发明内容

有鉴于此，针对大规模泵驱两相流体回路温度精确控制的技术难点，本发明提供了一种泵驱两相流体回路用两级控温装置，将泵驱两相流体回路系统中原有储液器的控温与补偿工质高低温体积变化两个功能分离，实现对系统温度的准确控制。

本发明的技术解决方案是:

本发明的泵驱两相流体回路用两级控温装置为储液器，所述储液器包括大储罐与小储罐；其中大储罐内的工质量由泵驱两相流体回路系统中两相回路的容积和系统的工作温度范围确定，大储罐容积由大储罐内的工质量确定；小储罐容积为大储罐容积的1/20～1/30，并结合系统选择的工质种类确定小储罐的最终容积；大储罐顶部与小储罐顶部连接，大储罐底部与泵驱两相回路的主回路连接；所述控温装置开始工作时，小储罐内的工质处于两相平衡状态；小储罐内布置有温控器，用于控制小储罐内工质气液界面的温度。

进一步地，本发明的泵驱两相流体回路用两级控温装置中大储罐和小储罐顶部之间的管路上设置阀门。

进一步地，大储罐和小储罐底部之间通过管路连接，并设置阀门。

进一步地，本发明的泵驱两相流体回路用两级控温装置中所述温控器为热电制冷片。

有益效果：

(1)本方法将泵驱两相流体回路系统中原有储液器的控温与补偿工质高低温体积变化两个功能分离，容积较大的大储罐内工质的液位随系统温度变化而变化，补偿系统温度变化引起的工质体积变化；容积较小的小储罐用来控温，其内工质的液位不随系统温度变化。由于小储罐体积较小，所以其温度均匀性好，系统容易获得更高的控制精度。

(2)由于只是控制小储罐的工质温度，因此控温所需的功率小，节约了能量。

(3)由于只是控制小储罐的工质温度，因此控温后的温度变化反应迅速，响应时间短。

附图说明

图1为泵驱两相流体回路系统原理图。

图2为泵驱两相流体回路用两级控温装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种泵驱两相流体回路用两级控温装置，将泵驱两相流体回路系统中原有储液器的控温与补偿工质高低温体积变化两个功能分离，实现对系统温度的准确控制。