[发明专利]一种高功率密度机柜的整体高效散热系统

权利要求书

1.高功率密度机柜的整体高效散热系统，其特征在于包括：

制冷剂循环回路,和

空气循环回路，

其中:

制冷剂循环回路包括：

泵驱两相循环回路，其包括制冷剂储液罐(1)、液体泵(2)、第一三通阀(3)、节流装置(4)、风冷蒸发器(5)、第二三通阀(6)、第三三通阀(8)、Y型三通阀(9)、冷凝器(10)，

蒸汽压缩循环回路，其包括制冷剂储液罐(1)、液体泵(2)、第一三通阀(3)、节流装置(4)、风冷蒸发器(5)、第二三通阀(6)、蒸汽压缩机(7)、第三三通阀(8)、Y型三通阀(9)、冷凝器(10)，

空气循环回路包括风扇(11)风冷蒸发器(5)、密闭机柜形成的循环风道(13)，

其中：

当使用泵驱两相循环回路时，分别利用第二三通阀(6)、第三三通阀(8)将风冷蒸发器(5)至压缩机(7)、压缩机(7)至Y型三通阀(9)之间的通道关闭，将风冷蒸发器(5)至Y型三通阀(9)之间的通道打开，制冷剂储液罐(1)中的液相制冷剂在液体泵(2)的驱动下，通过第一三通阀(3)进入节流装置(4)，在节流装置(4)中进行膨胀，压力降低的同时温度也降低，低温的制冷剂沿着管路进入风冷蒸发器(5)，制冷剂在风冷蒸发器(5)中通过相变吸收热空气携带的热量，制冷剂流过风冷蒸发器(5)之后成为气液两相，气液两相的制冷剂通过管路，流经Y型三通阀(9)，之后进入冷凝器(10)冷凝成液相，最后液相制冷剂回到制冷剂储液罐，制冷剂在上述部件中依次循环流动，形成了机柜风冷系统中的泵驱两相循环回路，通过循环持续散热；

当使用蒸汽压缩循环回路时，利用第二三通阀、第三三通阀将风冷蒸发器至Y型三通阀之间的通道关闭，分别将风冷蒸发器(5)至压缩机、压缩机至Y型三通阀之间的通道打开，制冷剂储液罐中的液相制冷剂在液体泵的驱动下，通过第一三通阀进入节流装置(4)，在节流装置中进行膨胀，压力降低的同时温度也降低，低温的制冷剂沿着管路进入风冷蒸发器，制冷剂在风冷蒸发器中通过相变吸收热空气携带的热量，制冷剂流过风冷蒸发器(5)之后成为气液两相，气液两相的制冷剂通过管路到达压缩机(7)的入口，在压缩机的入口处经过气液分离处理器，使制冷剂变为气相制冷剂，气相制冷剂进入压缩机被压缩，之后被压缩的制冷剂流经Y型三通阀，进入冷凝器冷凝成液相，然后液相制冷剂回到制冷剂储液罐，这样，制冷剂通过机柜风冷系统中的蒸汽压缩循环管路形成循环，持续散热，

在空气循环回路中，热空气(3-3)在风扇(11)的驱动下经过风冷蒸发器，在风冷蒸发器处，热空气所携带的热量被制冷剂吸收，热空气被冷却为冷空气(3-1)，冷空气通过密闭机柜(13)的引导流向(3-2)各层主板，因冷空气的密度比热空气的密度高，冷空气在向上流动的过程中，可以在各层水平方向上起到均流的作用，在流经各层主板的过程中，冷空气吸收各层主板上非主要发热元件的热量，变成热空气(3-3)，热空气通过密闭机柜的引导流向风扇，空气在循环回路中形成循环，持续散热。

2.根据权利要求1所述的整体高效散热系统，其特征在于：

制冷剂储液罐沿重力方向的位置低于冷凝器，液体泵沿重力方向的位置低于制冷剂储液罐。

3.根据权利要求1所述的整体高效散热系统，其特征在于：

制冷剂选择为R-141b，常压沸点32℃；热交换器选为板式换热器，所用机柜为标准42U机柜，包含30个1U服务器，服务器从上到下连续布置，服务器内部有两颗需要散热的CPU芯片，具体过程包括：

-在高功率密度机柜的整体高效散热系统的泵驱两相环路高功率芯片散热系统中，液相R-141b制冷剂通过在微小通道换热器中的相变对机柜中的主要发热元件CPU进行冷却；

-在高功率密度机柜的整体高效散热系统的机柜风冷系统所包含的制冷剂循环回路中。

4.根据权利要求1所述的整体高效散热系统，其特征在于：

风冷蒸发器和风扇位于机柜顶部。