数据中心热管背板冷却方案介绍

机柜热管背板冷却方方案介绍目录背景及热管工作原理1佳力图热管方案31产品介绍4热管在空调系统中的应用2目录背景及热管工作原理1佳力图热管方案31产品介绍4热管在空调系统中的应用2背景热管原理最最早由美国国工程师在在1942年提出。20世纪60年代初，开开始研究和和试制，最最早被用于于航天器与与核反应堆堆。20世纪70年代，热管管初次作为为热能回收收装置应用用于暖通行行业。80年代以后，，热管换换热器的研研制工作迅迅速开展。。回转型、、分离型等等新的结构构型式相继继出现，并并日趋大型型化。随着工业技技术的发展展，特别是是考虑到现现代能源形形势的需要要，热管技技术正越来来越广泛地地渗入到各各个工业领领域中，如如：在航空空航天、核核动力、太太阳能、电电子科技、、冶金、建建材、化工工等领域发发挥着越来来越重要的的作用。热管工作原原理热管特性a.超强的导热热能力b.优良的等温温特性c.热流密度可可变性d.热流方向（（传热方向向）的可逆逆性e.热二极管与与热开关性性能f.恒温特性g.环境的适应应性2012.04热管的分类由于热管的的用途、种种类和型式式较多，再再加上热管管在结构、、材质和工工作液体等等方面各有有不同之处处，故而对对热管的分分类也很多多，常用的的分类方法法有以下几几种。按照工作液体回回流动力区区分有芯热管、、两相闭式式热虹吸管管(又称重力热热管)、重力辅助助热管、旋旋转热管、、电流体动动力热管、、磁流体动动力热管、、渗透热管管等等。按照热管管内工工作温度区区分有低温热管管、常温热热管、中温温热管、高高温热管等等。按照管壳与工作作液体的组组合区分有铜-水热管、碳碳钢-水热管、铝铝-丙酮热管、、不锈钢-钠热管等。。按照结构形式区区分有普通热管管、分离式式热管、毛毛细泵回路路热管、微微型热管、、平板热管管、径向热热管等。按照热管的功用用划分有传输热量量的热管、、热二极管管、热开关关、热控制制用热管、、仿真热管管、制冷热热管等。两相闭式热虹吸吸管两相闭式热热虹吸管简简称热虹吸吸管，又称称为重力热热管。其结结构和原理理如右图所所示。与普普通热管原原理一样，，但不同的的是热管内内没有吸液液芯，冷凝凝液的回流流主要是靠靠自身的重重力作用，，因此，热热虹吸管的的作用有一一定的方向向性：冷凝凝段位置必必须高于蒸蒸发段。其其结构简单单、制造方方便、成本本低廉、而而且传热性性能优良、、工作可靠靠，因此他他在地面上上的各类传传热设备中中都可以作作为高效传传热元件，，其应用领领域非常广广泛。两相闭式热热虹吸管对于两相闭闭式热虹吸吸管，所可可能发生的的传热极限限主要是干干涸极限、、沸腾极限限(又称烧毁极极限)和携带极限限。干涸极极限一般发发生在充液液量过小时时。为了避免热热管工作时时达到这些些传热极限限，并强化化热管的换换热，目前前行之有效效的方法有有：在热虹吸管管的蒸发段段内同心放放置开孔抑泡管管抑制该段气气泡的脱离离；在冷凝凝段内设置置溢流同心导导管降低该段的的凝结热阻阻；将热虹虹吸管的内内壁加工成成为轴向槽道表表面提高热虹吸吸管的换热热系数等。。旋转热管旋转热管的的概念是由由Gray于1969年首次提出出的，他分分析了旋转转热管较普普通热管具具有更强的的传热能力力。旋转热热管的显著著特征是热热管自身是是旋转件，，因而可以以用于所有有需要冷却却散热的旋旋转零部件件，如电机机转子，发发动机电动动机转轴等等的冷却，，具有实际际应用价值值。旋转转热热管管为为一一密密闭闭的的空空心心轴轴(管)，此此空空心心轴轴内内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。。内内腔腔的的形形状状可可以以是是空空心心圆圆柱柱形形、、空空心心内内锥锥形形成成圆圆柱柱台台阶阶形形。。上上图图为为一一锥锥形形空空腔腔的的旋旋转转热热管管工工作作原原理理简简图图。。在在高高转转速速下下，，工工作作液液覆覆盖盖在在空空腔腔的的内内壁壁面面上上，，并并形形成成一一层层环环状状液液膜膜。。旋旋转转热热管管的的一一端端由由于于被被加加热热，，该该处处液液体体蒸蒸发发、、液液膜膜变变薄薄，，所所产产生生的的蒸蒸汽汽流流到到另另一一端端(冷却却端端)。蒸蒸汽汽在在冷冷却却端端放放出出潜潜热热而而凝凝结结成成液液体体。。在在热热管管的的旋旋转转作作用用下下液液体体受受到到一一离离心心力力，，这这一一离离心心力力沿沿锥锥面面的的分分力力使使这这些些冷冷凝凝液液沿沿锥锥面面流流回回到到蒸蒸发发段段。。这这样样连连续续地地循循环环就就完完成成了了把把热热量量从从加加热热段段输输送送到到冷冷却却段段的的过过程程。。从传传热热性性能能来来看看，，旋旋转转热热管管没没有有吸吸液液芯芯，，因因此此不不存存在在毛毛细细极极限限，，并并且且在在热热流流回回路路中中间间少少了了由由于于吸吸液液芯芯引引起起的的热热阻阻。。旋旋转转热热管管内内部部空空腔腔较较大大，，蒸蒸汽汽流流速速不不高高，，不不易易产产生生声声速速极极限限，，因因此此，，其其传传热热极极限限主主要要为为：：冷冷凝凝极极限限、、携携带带极极限限和和沸沸腾腾极极限限。。分离离式式热管管分离离式式热热管管结结构构示示意意图图分离离式式热热管管的的结结构构如如左左图图所所示示，，其其蒸蒸发发段段和和冷冷凝凝段段是是分分开开的的，，通通过过蒸蒸汽汽上上升升管管和和液液体体下下降降管管连连通通形形成成一一个个自自然然循循环环回回路路。。工工作作时时，，在在热热管管内内的的工工质质汇汇集集在在蒸蒸发发段段，，蒸蒸发发段段受受热热后后，，工工质质蒸蒸发发，，产产生生的的蒸蒸汽汽通通过过蒸蒸汽汽上上升升管管到到达达冷冷凝凝段段释释放放出出潜潜热热而而凝凝结结成成液液体体，，在在重重力力作作用用下下，，经经液液体体下下降降管管回回到到蒸蒸发发段段，，如如此此循循环环往往复复运运行行。。分离离式式热热管管的的冷凝凝段段必须须高于于蒸蒸发发段段，液液体体下下降降管管与与蒸蒸汽汽上上升升管管之之间间会会形形成成一一定定的的密密度度差差，，这这个个密密度度差差所所能能提提供供的的压压头头与与冷冷凝凝段段和和蒸蒸发发段段的的高高度度差差密密切切相相关关，，它它用用以以平平衡衡蒸蒸汽汽流流动动和和液液体体流流动动的的压压力力损损失失，，维维系系着着系系统统的的正正常常运运行行而而不不再再需需要要外外加加动动力力。。分离离式式热热管管既既有有经经典典热热管管的的共共性性———两相相流流动动、、相相变变传传热热、、自自然然循循环环等等，，同同时时也也具具有有鲜鲜明明的的个个性性———管内内汽汽液液两两相相同同向向流流动动。。分离离式式热热管管内内蒸蒸汽汽与与液液体体同同向向流流动动，，故故不不存存在在携携带带极极限限，，限限制制其其传传热热能能力力的的主主要要极极限限为为烧烧干干极极限限、、声声速速极极限限和和冷冷凝凝极极限限。。适适当当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径径或或增增加加蒸蒸汽汽上上升升管管的的个个数数等等方方法法可可以以适适当当消消除除这这些些极极限限的的影影响响。。分离离式式热热管管最最大大的的特特点点是是冷冷凝凝段段和和蒸蒸发发段段可可以以较较远远距距离离安安装装，，从从而而使使得得冷冷热热流流体体完完全全隔隔离离，，避避免免了了相相互互渗渗漏漏的的问问题题，，安安全全性性能能较较经经典典热热管管大大为为提提高高。。可变变导热热管管可变变导导热热管管热热阻阻的的简简化化模模型型普通通热热管管的的工工作作温温度度是是由由热热源源和和热热汇汇的的条条件件确确定定的的，，因因此此，，改改变变热热负负荷荷或或蒸蒸发发段段的的温温度度就就将将引引起起热热管管工工作作温温度度的的改改变变。。对对于于普普通通热热管管来来说说，，其其导导热热率率接接近近一一个个常常量量。。然然而而在在某某些些应应用用场场合合，，需需要要冷冷凝凝段段(或蒸蒸发发段段)的温温度度随随着着热热负负荷荷的的变变化化而而保保持持不不变变，，因因而而利利用用热热管管的的热热可可控控性性产产生生了了可可变变导导热热管管。。可变变导导热热管管的的基基本本原原理理如如右右图图所所示示，，这这是是简简化化了了的的热热管管基基本本热热阻阻模模型型。。在在这这个个模模型型中中，，Re表示热热源与与热管管内蒸蒸汽之之间所所有热热阻之之和，，Rc表示热热管因因蒸汽汽流动动等因因素引引起的的热阻阻，Rv表示热热管内内蒸汽汽与热热汇之之间所所有热热阻之之和。。任意意一项项热阻阻的变变化，，将导导致总总热导导的改改变，，热管管的传传热率率也将将发生生变化化。按照变变化传传导方方法的的不同同可分分为：：充气热热管、、过量量液相相工质质热管管、液液流调调节热热管和和汽流流调节节热管管。微型热管及及小型型热管管微型热热管横横截面面示意意图随着集集成芯芯片中中电路路数目目的增增加，，其产产生热热量的的散逸逸变得得越来来越困困难，，除了了最高高芯片片温度度的限限制外外，对对温度度均匀匀性也也有更更高的的要求求，因因而热热力特特性是是电子子产品品开发发、研研制中中非常常重要要的技技术，，且直直接影影响到到最终终产品品的成成本、、可靠靠性和和表观观。微微型热热管作作为一一项很很有前前途的的技术术，可可用于于计算算机芯芯片以以获得得高的的热量量导出出率及及温度度均匀匀化。。随着热热管尺尺寸的的减小小，微微型热热管遇遇到了了蒸汽汽连续续流动动极限限。此此极限限限制制了微微型热热管在在低温温状态态下的的工作作。如如果热热管工工作在在较高高的温温度下下，此此极限限为暂暂时的的，随随着热热管温温度升升高将将会消消失。。除了了蒸汽汽连续续自流流动极极限外外，微微型热热管还还将遇遇到常常规热热管的的操作作极限限。如如毛细细极限限，沸沸腾极极限等等几种种常见见的传传热极极限。。典型的的微型型热管管有凸凸面、、锐角角的截截面(例如多多边形形)。其典典型横横截面面形状状如上图图所示示。对于于小型型热管管，其其最小小截面面直径径为1mm数量级级。在在小型型热管管内部部往往往加吸吸液芯芯结构构，较较为常常见的的是金金属烧烧结吸吸液芯芯结构构、丝丝网结结构、、干道道结构构、内内槽道道结构构等。。毛细泵回路路热管作作为高高效的的传热热元件件已广广泛应应用于于各个个领域域，然然而在在地面面上，，如果果热管管的蒸发段段位于于冷凝凝段之之上，其传传热能能力就就将受受到限限制，，毛细细泵回回路(CPL-CapillaryPumpedLoop)可以解解决这这一问问题，，其基基本工工理与与普通通热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温温差、、长距距离、、无附附加动动力的的热量量回收收，也也可用用于航航天器器的热热管理理系统统，并并可能能使大大型航航天器器的热热管理理系统统出现现巨大大的变变革。。各种类类型的的换热热器对对比总总结

参数热管类型是否有吸液芯液体回流动力传热极限常用场合两相闭式热管无重力干涸极限、沸腾极限、携带极限常用于热源在冷源下方的情况旋转热管无离心力冷凝极限、携带极限、沸腾极限所有需要冷却散热的旋转零部件分离式热管无重力烧干极限、声速极限、冷凝极限需要严格避免冷热流体相互渗漏的场合可变导热管有些有毛细力或其他烧干极限、携带极限、冷凝极限需要冷凝段(或蒸发段)的温度不随热负荷变化而变的场合微型热管及小型热管有毛细力毛细极限、沸腾极限电子产品等毛细泵回路有毛细力毛细极限等航空领域，电子元器件等热管应用热管在在工业业领域域的应应用2012.0415目录背景及热管工作原理1佳力图热管方案31产品介绍4热管在空调系统中的应用2整体式式热管管换热热器图整整体式式热管管-气-气换热热器图整整体式式热管管气-液式换换热器器热管在在直流流系统统中的的应用用分离式式热管管换热热热管排排风热热回收收系统统热管除除湿热热回收收目录背景及热管工作原理1佳力图热管方案31产品介绍4热管在空调系统中的应用2自然冷冷源重重力热热管方方案（（FreeCoolingGravityCycleHeatPipe）自然冷冷源动动力热热管方方案（（FreeCoolingPumpCycleHeatPipe）冷冻水水型重重力热热管方方案（（ChilledWaterGravityCycleHeatPipe）冷冻水水型动动力热热管方方案(ChilledWaterPumpCycleHeatPipe)目录背景及热管工作原理1佳力图热管方案31产品介绍4热管在空调系统中的应用2xCooling热管背背板产品冷冷量范范围：：5-15kW/机柜风量范范围：：1000-4200m3/h回风温温度：：24-37℃送风温度度：22-24℃高效换换热器器采用全全铝式式平行行流微微通道道换热热器，，具有有以下下特点点：采用扁扁管、、微通通道，，载冷冷剂和和空气气接触触面积积更大大，换换热器器效率率更高高风阻小小，减减少风风机功功率空间紧紧凑、、重量量轻DC轴流风风扇风机贴贴近冷冷源、、送风风距离离短，，功耗耗低；；24VDC供电，，安全全、高高效、、节能能；采用轴轴流风风扇，，气流流无需需换向向，流流动损损失少少；著名国国外品品牌风风机，，安全全可靠靠更长的的自然然冷源源利用用时间间贴近热热源，，热风风不经经混合合而直直接进进入热热管换换热器器，进进风温温度高高，载载冷剂剂温度度可相相应提提高；；如果采采用冷冷冻水水作为为冷源源，即即冷冻冻水温温度可可以提提升，，冷冻冻水主主机效效率提提高，，自然然冷源源利用用时间间加长长；如果采采用气气-气式的的直接接自然然冷源源型热热管，，可在在更高高的室室外温温度下下就可可以达达到冷冷量需需求，，也就就是自自然冷冷源利利用时时间得得到了了延长长；灵活的的湿度度控制制集成的的控制制系统统，可可控制制载冷冷剂的的温度度，保保证热热管背背板不不产生生凝结结水；；当需要要除湿湿时，，可通通过控控制系系统控控制背背板进进入除除湿模模式，，除去去机柜柜中多多余的的水分分，并并通过过排水水系统统排至至外部部。产品质质量控控制设计层层面质质量控控制关键零零部件件质量量控制制生产产过过程程质质量量控控制制运输输过过程程质质量量控控制制设计计因因素素结合合具具体体应应用用，，进进行行产产品品设设计计节能能与与维维护护的的综综合合考考虑虑：：嵌嵌入入机机柜柜式式与与旋旋转转开开启启式式抗振振、、可可弯弯曲曲的的氟氟利利昂昂软软管管选选用用；；快速速维维护护接接口口；；高效效、、超超轻轻的的微微通通道道换换热热器器设设计计；；冰箱箱式式的的密密封封设设计计；；快速速插插拔拔式式风风机机设设计计。。关键键零零部部件件质质量量控控制制风机机选用用进进口口品品牌牌风风机机安全全电电压压设设计计防护护罩罩设设计计，，保保护护人人体体安安全全依据据实实际际负负荷荷、、风风量量需需求求，，自自适适应应调调节节风风量量氟利利昂昂软管管氟利利昂昂耐耐腐腐蚀蚀性性试试验验抗弯弯曲曲试试验验抗挤挤压压试试验验关键键零零部部件件质质量量控控制制-微通通道道腐腐蚀蚀性性对对比比测测试试Weldingslotbetweenflattubeandmanifoldnoapparentchange扁管管和和集集液液管管间间的的焊焊缝缝无无明明显