[发明专利]与均热板结合的制冷泵驱动相变换热冷板散热系统与方法

说明书

本发明公开了一种与均热板结合的制冷泵驱动相变换热冷板散热系统与方法；包括均热板和与其紧密结合的相变冷板；所述相变冷板的出口具有两个支路，其中一路与风冷系统循环，另一路与水冷系统循环；本发明发热元件经均热板将其散热面积扩大数倍后，提供了一种具有更高散热能力的散热系统，使用自然冷源的自由度大大扩展。在热流密度高达至50×10⁴W/m²时，仍可以使用自然冷源的散热系统，具有显著的节能效果。

技术领域

本发明涉及高热流密度电子、电器设备散热领域，尤其涉及与均热板结合的制冷泵驱动相变换热冷板散热系统与方法。

背景技术

近年来，随着对电子设备的更高集成度和更高性能要求，其热流密度增加，仅仅依靠风冷散热无法满足散热和能效的要求，液冷板因具有高效散热的特性被越来越多应用。

液冷板的液体冷却技术的优点：

1)使用液体作为传热介质来降低数据中心的温度。热容量大，散热效率高；

2)目前，多数地区可以使用自然冷源替代电力驱动的蒸气压缩式制冷，冷却效率大大提高，冷却系统初投资、能源消耗量和费用支出显著减少。也可降低冷却系统的噪声。

目前，可选用的液冷板液体冷却技术主要有两种技术路线：

1)含水介质非相变冷板冷却；

2)制冷剂泵驱动制冷剂相变换热冷板冷却。

尽管水具有极好的热工特性，导热系数大，为0.607W/(m℃)、比热大，为4.18kJ/(kg℃)，因此具有极好的换热性能。但其含有杂质时具有导电性，是最大缺陷。防泄漏措施成本高昂。实际应用过程中需要制取去离子水并维持系统恒压，系统复杂。尽管液冷板可采用高翅片扩展表面，但由于乙二醇与去离子水冷却液的流速仍然很低，呈现为层流，换热系数小，散热性能并不理想。

为克服含水介质冷板式冷却技术的缺陷，制冷剂泵驱动相变冷板冷却具有换热系数大、高达40000W/m².K，是乙二醇与去离子水混合液冷板冷却换热系数的3-6倍，换热温差显著减小，具有优良的换热性能。可扩大自然冷源的应用范围。

制冷剂相变潜热大、需循环的制冷剂质量流量小，吸热时是沸腾换热，不需要较高的流速，故在换热部分可设计阻力较小，尽管气化后体积流量增大，但已不在换热区域，可有更多的措施增大流通截面减小流动阻力和泵功耗。

制冷剂在常压下的相变温度均远低于环境温度，万一泄漏，也会立刻气化，且呈现电绝缘特性。但当数据中心服务器芯片功率提高、热流密度增大至50×10⁴W/m²时，其换热性能仍受到挑战，换热温差增大到10℃以上。自然冷源的使用仍将受到限制，仍需要继续提高其散热能力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种与均热板结合的制冷泵驱动相变换热冷板散热系统与方法。

本发明采用将均热板与制冷剂泵驱动相变换热冷板复合，可将相变换热冷板的基底面积扩大约10倍及以上，由于均热板的热扩散效率要远高于铜金属等，故可在扩大的基底面积基础上应用相变换热冷板，可进一步提高其散热性能，可使其换热温差减小至约为仅采用相变冷板换热时的1/5，使得换热温差减小，提供一种具有更高散热能力的散热系统，使用自然冷源的使用的自由度大大扩展。在热流密度高达至50×10⁴W/m²时，仍可以使用自然冷源的散热系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种与均热板结合的制冷泵驱动相变换热冷板散热系统，包括：

均热板102；

紧密连接在均热板102上表面的相变冷板103；