數(shù)據(jù)中心熱管背板冷卻方案介紹

機柜熱管背板冷卻方方案介紹目錄背景及熱管工作原理1佳力圖熱管方案31產(chǎn)品介紹4熱管在空調(diào)系統(tǒng)中的應用2目錄背景及熱管工作原理1佳力圖熱管方案31產(chǎn)品介紹4熱管在空調(diào)系統(tǒng)中的應用2背景熱管原理最最早由美國國工程師在在1942年提出。20世紀60年代初，開開始研究和和試制，最最早被用于于航天器與與核反應堆堆。20世紀70年代，熱管管初次作為為熱能回收收裝置應用用于暖通行行業(yè)。80年代以后，，熱管換換熱器的研研制工作迅迅速開展。。回轉(zhuǎn)型、、分離型等等新的結(jié)構(gòu)構(gòu)型式相繼繼出現(xiàn)，并并日趨大型型化。隨著工業(yè)技技術(shù)的發(fā)展展，特別是是考慮到現(xiàn)現(xiàn)代能源形形勢的需要要，熱管技技術(shù)正越來來越廣泛地地滲入到各各個工業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域中，如如：在航空空航天、核核動力、太太陽能、電電子科技、、冶金、建建材、化工工等領(lǐng)域發(fā)發(fā)揮著越來來越重要的的作用。熱管工作原原理熱管特性a.超強的導熱熱能力b.優(yōu)良的等溫溫特性c.熱流密度可可變性d.熱流方向（（傳熱方向向）的可逆逆性e.熱二極管與與熱開關(guān)性性能f.恒溫特性g.環(huán)境的適應應性2012.04熱管的分類由于熱管的的用途、種種類和型式式較多，再再加上熱管管在結(jié)構(gòu)、、材質(zhì)和工工作液體等等方面各有有不同之處處，故而對對熱管的分分類也很多多，常用的的分類方法法有以下幾幾種。按照工作液體回回流動力區(qū)區(qū)分有芯熱管、、兩相閉式式熱虹吸管管(又稱重力熱熱管)、重力輔助助熱管、旋旋轉(zhuǎn)熱管、、電流體動動力熱管、、磁流體動動力熱管、、滲透熱管管等等。按照熱管管內(nèi)工工作溫度區(qū)區(qū)分有低溫熱管管、常溫熱熱管、中溫溫熱管、高高溫熱管等等。按照管殼與工作作液體的組組合區(qū)分有銅-水熱管、碳碳鋼-水熱管、鋁鋁-丙酮熱管、、不銹鋼-鈉熱管等。。按照結(jié)構(gòu)形式區(qū)區(qū)分有普通熱管管、分離式式熱管、毛毛細泵回路路熱管、微微型熱管、、平板熱管管、徑向熱熱管等。按照熱管的功用用劃分有傳輸熱量量的熱管、、熱二極管管、熱開關(guān)關(guān)、熱控制制用熱管、、仿真熱管管、制冷熱熱管等。兩相閉式熱虹吸吸管兩相閉式熱熱虹吸管簡簡稱熱虹吸吸管，又稱稱為重力熱熱管。其結(jié)結(jié)構(gòu)和原理理如右圖所所示。與普普通熱管原原理一樣，，但不同的的是熱管內(nèi)內(nèi)沒有吸液液芯，冷凝凝液的回流流主要是靠靠自身的重重力作用，，因此，熱熱虹吸管的的作用有一一定的方向向性：冷凝凝段位置必必須高于蒸蒸發(fā)段。其其結(jié)構(gòu)簡單單、制造方方便、成本本低廉、而而且傳熱性性能優(yōu)良、、工作可靠靠，因此他他在地面上上的各類傳傳熱設(shè)備中中都可以作作為高效傳傳熱元件，，其應用領(lǐng)領(lǐng)域非常廣廣泛。兩相閉式熱熱虹吸管對于兩相閉閉式熱虹吸吸管，所可可能發(fā)生的的傳熱極限限主要是干干涸極限、、沸騰極限限(又稱燒毀極極限)和攜帶極限限。干涸極極限一般發(fā)發(fā)生在充液液量過小時時。為了避免熱熱管工作時時達到這些些傳熱極限限，并強化化熱管的換換熱，目前前行之有效效的方法有有：在熱虹吸管管的蒸發(fā)段段內(nèi)同心放放置開孔抑泡管管抑制該段氣氣泡的脫離離；在冷凝凝段內(nèi)設(shè)置置溢流同心導導管降低該段的的凝結(jié)熱阻阻；將熱虹虹吸管的內(nèi)內(nèi)壁加工成成為軸向槽道表表面提高熱虹吸吸管的換熱熱系數(shù)等。。旋轉(zhuǎn)熱管旋轉(zhuǎn)熱管的的概念是由由Gray于1969年首次提出出的，他分分析了旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)熱管較普普通熱管具具有更強的的傳熱能力力。旋轉(zhuǎn)熱熱管的顯著著特征是熱熱管自身是是旋轉(zhuǎn)件，，因而可以以用于所有有需要冷卻卻散熱的旋旋轉(zhuǎn)零部件件，如電機機轉(zhuǎn)子，發(fā)發(fā)動機電動動機轉(zhuǎn)軸等等的冷卻，，具有實際際應用價值值。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)熱熱管管為為一一密密閉閉的的空空心心軸軸(管)，此此空空心心軸軸內(nèi)內(nèi)腔腔具具有有一一定定初初始始真真空空度度，，并并充充有有少少量量工工作作液液。。內(nèi)內(nèi)腔腔的的形形狀狀可可以以是是空空心心圓圓柱柱形形、、空空心心內(nèi)內(nèi)錐錐形形成成圓圓柱柱臺臺階階形形。。上上圖圖為為一一錐錐形形空空腔腔的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)熱熱管管工工作作原原理理簡簡圖圖。。在在高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速下下，，工工作作液液覆覆蓋蓋在在空空腔腔的的內(nèi)內(nèi)壁壁面面上上，，并并形形成成一一層層環(huán)環(huán)狀狀液液膜膜。。旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)熱熱管管的的一一端端由由于于被被加加熱熱，，該該處處液液體體蒸蒸發(fā)發(fā)、、液液膜膜變變薄薄，，所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的蒸蒸汽汽流流到到另另一一端端(冷卻卻端端)。蒸蒸汽汽在在冷冷卻卻端端放放出出潛潛熱熱而而凝凝結(jié)結(jié)成成液液體體。。在在熱熱管管的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)作作用用下下液液體體受受到到一一離離心心力力，，這這一一離離心心力力沿沿錐錐面面的的分分力力使使這這些些冷冷凝凝液液沿沿錐錐面面流流回回到到蒸蒸發(fā)發(fā)段段。。這這樣樣連連續(xù)續(xù)地地循循環(huán)環(huán)就就完完成成了了把把熱熱量量從從加加熱熱段段輸輸送送到到冷冷卻卻段段的的過過程程。。從傳傳熱熱性性能能來來看看，，旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)熱熱管管沒沒有有吸吸液液芯芯，，因因此此不不存存在在毛毛細細極極限限，，并并且且在在熱熱流流回回路路中中間間少少了了由由于于吸吸液液芯芯引引起起的的熱熱阻阻。。旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)熱熱管管內(nèi)內(nèi)部部空空腔腔較較大大，，蒸蒸汽汽流流速速不不高高，，不不易易產(chǎn)產(chǎn)生生聲聲速速極極限限，，因因此此，，其其傳傳熱熱極極限限主主要要為為：：冷冷凝凝極極限限、、攜攜帶帶極極限限和和沸沸騰騰極極限限。。分離離式式熱管管分離離式式熱熱管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖分離離式式熱熱管管的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)如如左左圖圖所所示示，，其其蒸蒸發(fā)發(fā)段段和和冷冷凝凝段段是是分分開開的的，，通通過過蒸蒸汽汽上上升升管管和和液液體體下下降降管管連連通通形形成成一一個個自自然然循循環(huán)環(huán)回回路路。。工工作作時時，，在在熱熱管管內(nèi)內(nèi)的的工工質(zhì)質(zhì)匯匯集集在在蒸蒸發(fā)發(fā)段段，，蒸蒸發(fā)發(fā)段段受受熱熱后后，，工工質(zhì)質(zhì)蒸蒸發(fā)發(fā)，，產(chǎn)產(chǎn)生生的的蒸蒸汽汽通通過過蒸蒸汽汽上上升升管管到到達達冷冷凝凝段段釋釋放放出出潛潛熱熱而而凝凝結(jié)結(jié)成成液液體體，，在在重重力力作作用用下下，，經(jīng)經(jīng)液液體體下下降降管管回回到到蒸蒸發(fā)發(fā)段段，，如如此此循循環(huán)環(huán)往往復復運運行行。。分離離式式熱熱管管的的冷凝凝段段必須須高于于蒸蒸發(fā)發(fā)段段，液液體體下下降降管管與與蒸蒸汽汽上上升升管管之之間間會會形形成成一一定定的的密密度度差差，，這這個個密密度度差差所所能能提提供供的的壓壓頭頭與與冷冷凝凝段段和和蒸蒸發(fā)發(fā)段段的的高高度度差差密密切切相相關(guān)關(guān)，，它它用用以以平平衡衡蒸蒸汽汽流流動動和和液液體體流流動動的的壓壓力力損損失失，，維維系系著著系系統(tǒng)統(tǒng)的的正正常常運運行行而而不不再再需需要要外外加加動動力力。。分離離式式熱熱管管既既有有經(jīng)經(jīng)典典熱熱管管的的共共性性———兩相相流流動動、、相相變變傳傳熱熱、、自自然然循循環(huán)環(huán)等等，，同同時時也也具具有有鮮鮮明明的的個個性性———管內(nèi)內(nèi)汽汽液液兩兩相相同同向向流流動動。。分離離式式熱熱管管內(nèi)內(nèi)蒸蒸汽汽與與液液體體同同向向流流動動，，故故不不存存在在攜攜帶帶極極限限，，限限制制其其傳傳熱熱能能力力的的主主要要極極限限為為燒燒干干極極限限、、聲聲速速極極限限和和冷冷凝凝極極限限。。適適當當加加大大其其充充液液量量，，加加大大蒸蒸汽汽上上升升管管的的管管徑徑或或增增加加蒸蒸汽汽上上升升管管的的個個數(shù)數(shù)等等方方法法可可以以適適當當消消除除這這些些極極限限的的影影響響。。分離離式式熱熱管管最最大大的的特特點點是是冷冷凝凝段段和和蒸蒸發(fā)發(fā)段段可可以以較較遠遠距距離離安安裝裝，，從從而而使使得得冷冷熱熱流流體體完完全全隔隔離離，，避避免免了了相相互互滲滲漏漏的的問問題題，，安安全全性性能能較較經(jīng)經(jīng)典典熱熱管管大大為為提提高高。?？勺冏儗釤峁芄芸勺冏儗釤峁芄軣釤嶙枳璧牡暮喓喕ＤＰ托推胀ㄍ釤峁芄艿牡墓すぷ髯鳒販囟榷仁鞘怯捎蔁釤嵩丛春秃蜔釤釁R匯的的條條件件確確定定的的，，因因此此，，改改變變熱熱負負荷荷或或蒸蒸發(fā)發(fā)段段的的溫溫度度就就將將引引起起熱熱管管工工作作溫溫度度的的改改變變。。對對于于普普通通熱熱管管來來說說，，其其導導熱熱率率接接近近一一個個常常量量。。然然而而在在某某些些應應用用場場合合，，需需要要冷冷凝凝段段(或蒸蒸發(fā)發(fā)段段)的溫溫度度隨隨著著熱熱負負荷荷的的變變化化而而保保持持不不變變，，因因而而利利用用熱熱管管的的熱熱可可控控性性產(chǎn)產(chǎn)生生了了可可變變導導熱熱管管。?？勺冏儗釤峁芄艿牡幕颈驹砝砣缛缬矣覉D圖所所示示，，這這是是簡簡化化了了的的熱熱管管基基本本熱熱阻阻模模型型。。在在這這個個模模型型中中，，Re表示熱熱源與與熱管管內(nèi)蒸蒸汽之之間所所有熱熱阻之之和，，Rc表示熱熱管因因蒸汽汽流動動等因因素引引起的的熱阻阻，Rv表示熱熱管內(nèi)內(nèi)蒸汽汽與熱熱匯之之間所所有熱熱阻之之和。。任意意一項項熱阻阻的變變化，，將導導致總總熱導導的改改變，，熱管管的傳傳熱率率也將將發(fā)生生變化化。按照變變化傳傳導方方法的的不同同可分分為：：充氣熱熱管、、過量量液相相工質(zhì)質(zhì)熱管管、液液流調(diào)調(diào)節(jié)熱熱管和和汽流流調(diào)節(jié)節(jié)熱管管。微型熱管及及小型型熱管管微型熱熱管橫橫截面面示意意圖隨著集集成芯芯片中中電路路數(shù)目目的增增加，，其產(chǎn)產(chǎn)生熱熱量的的散逸逸變得得越來來越困困難，，除了了最高高芯片片溫度度的限限制外外，對對溫度度均勻勻性也也有更更高的的要求求，因因而熱熱力特特性是是電子子產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)、研研制中中非常常重要要的技技術(shù)，，且直直接影影響到到最終終產(chǎn)品品的成成本、、可靠靠性和和表觀觀。微微型熱熱管作作為一一項很很有前前途的的技術(shù)術(shù)，可可用于于計算算機芯芯片以以獲得得高的的熱量量導出出率及及溫度度均勻勻化。。隨著熱熱管尺尺寸的的減小小，微微型熱熱管遇遇到了了蒸汽汽連續(xù)續(xù)流動動極限限。此此極限限限制制了微微型熱熱管在在低溫溫狀態(tài)態(tài)下的的工作作。如如果熱熱管工工作在在較高高的溫溫度下下，此此極限限為暫暫時的的，隨隨著熱熱管溫溫度升升高將將會消消失。。除了了蒸汽汽連續(xù)續(xù)自流流動極極限外外，微微型熱熱管還還將遇遇到常常規(guī)熱熱管的的操作作極限限。如如毛細細極限限，沸沸騰極極限等等幾種種常見見的傳傳熱極極限。。典型的的微型型熱管管有凸凸面、、銳角角的截截面(例如多多邊形形)。其典典型橫橫截面面形狀狀如上圖圖所示示。對于于小型型熱管管，其其最小小截面面直徑徑為1mm數(shù)量級級。在在小型型熱管管內(nèi)部部往往往加吸吸液芯芯結(jié)構(gòu)構(gòu)，較較為常常見的的是金金屬燒燒結(jié)吸吸液芯芯結(jié)構(gòu)構(gòu)、絲絲網(wǎng)結(jié)結(jié)構(gòu)、、干道道結(jié)構(gòu)構(gòu)、內(nèi)內(nèi)槽道道結(jié)構(gòu)構(gòu)等。。毛細泵回路路熱管作作為高高效的的傳熱熱元件件已廣廣泛應應用于于各個個領(lǐng)域域，然然而在在地面面上，，如果果熱管管的蒸發(fā)段段位于于冷凝凝段之之上，其傳傳熱能能力就就將受受到限限制，，毛細細泵回回路(CPL-CapillaryPumpedLoop)可以解解決這這一問問題，，其基基本工工理與與普通通熱管管的基基本原原理相相似，，但其其可有有效地地用于于小溫溫差、、長距距離、、無附附加動動力的的熱量量回收收，也也可用用于航航天器器的熱熱管理理系統(tǒng)統(tǒng)，并并可能能使大大型航航天器器的熱熱管理理系統(tǒng)統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)巨大大的變變革。。各種類類型的的換熱熱器對對比總總結(jié)

參數(shù)熱管類型是否有吸液芯液體回流動力傳熱極限常用場合兩相閉式熱管無重力干涸極限、沸騰極限、攜帶極限常用于熱源在冷源下方的情況旋轉(zhuǎn)熱管無離心力冷凝極限、攜帶極限、沸騰極限所有需要冷卻散熱的旋轉(zhuǎn)零部件分離式熱管無重力燒干極限、聲速極限、冷凝極限需要嚴格避免冷熱流體相互滲漏的場合可變導熱管有些有毛細力或其他燒干極限、攜帶極限、冷凝極限需要冷凝段(或蒸發(fā)段)的溫度不隨熱負荷變化而變的場合微型熱管及小型熱管有毛細力毛細極限、沸騰極限電子產(chǎn)品等毛細泵回路有毛細力毛細極限等航空領(lǐng)域，電子元器件等熱管應用熱管在在工業(yè)業(yè)領(lǐng)域域的應應用2012.0415目錄背景及熱管工作原理1佳力圖熱管方案31產(chǎn)品介紹4熱管在空調(diào)系統(tǒng)中的應用2整體式式熱管管換熱熱器圖整整體式式熱管管-氣-氣換熱熱器圖整整體式式熱管管氣-液式換換熱器器熱管在在直流流系統(tǒng)統(tǒng)中的的應用用分離式式熱管管換熱熱熱管排排風熱熱回收收系統(tǒng)統(tǒng)熱管除除濕熱熱回收收目錄背景及熱管工作原理1佳力圖熱管方案31產(chǎn)品介紹4熱管在空調(diào)系統(tǒng)中的應用2自然冷冷源重重力熱熱管方方案（（FreeCoolingGravityCycleHeatPipe）自然冷冷源動動力熱熱管方方案（（FreeCoolingPumpCycleHeatPipe）冷凍水水型重重力熱熱管方方案（（ChilledWaterGravityCycleHeatPipe）冷凍水水型動動力熱熱管方方案(ChilledWaterPumpCycleHeatPipe)目錄背景及熱管工作原理1佳力圖熱管方案31產(chǎn)品介紹4熱管在空調(diào)系統(tǒng)中的應用2xCooling熱管背背板產(chǎn)品冷冷量范范圍：：5-15kW/機柜風量范范圍：：1000-4200m3/h回風溫溫度：：24-37℃送風溫度度：22-24℃高效換換熱器器采用全全鋁式式平行行流微微通道道換熱熱器，，具有有以下下特點點：采用扁扁管、、微通通道，，載冷冷劑和和空氣氣接觸觸面積積更大大，換換熱器器效率率更高高風阻小小，減減少風風機功功率空間緊緊湊、、重量量輕DC軸流風風扇風機貼貼近冷冷源、、送風風距離離短，，功耗耗低；；24VDC供電，，安全全、高高效、、節(jié)能能；采用軸軸流風風扇，，氣流流無需需換向向，流流動損損失少少；著名國國外品品牌風風機，，安全全可靠靠更長的的自然然冷源源利用用時間間貼近熱熱源，，熱風風不經(jīng)經(jīng)混合合而直直接進進入熱熱管換換熱器器，進進風溫溫度高高，載載冷劑劑溫度度可相相應提提高；；如果采采用冷冷凍水水作為為冷源源，即即冷凍凍水溫溫度可可以提提升，，冷凍凍水主主機效效率提提高，，自然然冷源源利用用時間間加長長；如果采采用氣氣-氣式的的直接接自然然冷源源型熱熱管，，可在在更高高的室室外溫溫度下下就可可以達達到冷冷量需需求，，也就就是自自然冷冷源利利用時時間得得到了了延長長；靈活的的濕度度控制制集成的的控制制系統(tǒng)統(tǒng)，可可控制制載冷冷劑的的溫度度，保保證熱熱管背背板不不產(chǎn)生生凝結(jié)結(jié)水；；當需要要除濕濕時，，可通通過控控制系系統(tǒng)控控制背背板進進入除除濕模模式，，除去去機柜柜中多多余的的水分分，并并通過過排水水系統(tǒng)統(tǒng)排至至外部部。產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量控控制設(shè)計層層面質(zhì)質(zhì)量控控制關(guān)鍵零零部件件質(zhì)量量控制制生產(chǎn)產(chǎn)過過程程質(zhì)質(zhì)量量控控制制運輸輸過過程程質(zhì)質(zhì)量量控控制制設(shè)計計因因素素結(jié)合合具具體體應應用用，，進進行行產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計計節(jié)能能與與維維護護的的綜綜合合考考慮慮：：嵌嵌入入機機柜柜式式與與旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)開開啟啟式式抗振振、、可可彎彎曲曲的的氟氟利利昂昂軟軟管管選選用用；；快速速維維護護接接口口；；高效效、、超超輕輕的的微微通通道道換換熱熱器器設(shè)設(shè)計計；；冰箱箱式式的的密密封封設(shè)設(shè)計計；；快速速插插拔拔式式風風機機設(shè)設(shè)計計。。關(guān)鍵鍵零零部部件件質(zhì)質(zhì)量量控控制制風機機選用用進進口口品品牌牌風風機機安全全電電壓壓設(shè)設(shè)計計防護護罩罩設(shè)設(shè)計計，，保保護護人人體體安安全全依據(jù)據(jù)實實際際負負荷荷、、風風量量需需求求，，自自適適應應調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)風風量量氟利利昂昂軟管管氟利利昂昂耐耐腐腐蝕蝕性性試試驗驗抗彎彎曲曲試試驗驗抗擠擠壓壓試試驗驗關(guān)鍵鍵零零部部件件質(zhì)質(zhì)量量控控制制-微通通道道腐腐蝕蝕性性對對比比測測試試Weldingslotbetweenflattubeandmanifoldnoapparentchange扁管管和和集集液液管管間間的的焊焊縫縫無無明明顯