一種多回路翅片式表冷器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多回路翅片式表冷器，屬于熱交換裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。該表冷器采用進(jìn)出水主管道間并聯(lián)八根循環(huán)熱交換銅質(zhì)管，每兩根熱交換管上牢固套接銅質(zhì)散熱翅片，共四排串聯(lián)散熱翅片的方法，最大限度的在限定尺寸內(nèi)加大了熱交換面積，加大了冷卻水的利用率，因此增加了熱交換效率，增大了循環(huán)空氣的溫度差。保證了超級計算機的冷卻要求，為計算機的穩(wěn)定工作提供了可靠的環(huán)境。本實用新型可以用于一般熱交換領(lǐng)域，如超級計算機水冷機柜用換熱器。
【專利說明】一種多回路翅片式表冷器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及熱交換裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多回路翅片式表冷器，該表冷器用于高性能集群水冷機柜循環(huán)水系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的計算機房采用精密空調(diào)構(gòu)建的下送風(fēng)通道為設(shè)備提供制冷，設(shè)備散熱排放到機房環(huán)境中，再由空調(diào)回收。這種熱循環(huán)方式針對機房整體空間制冷，熱負(fù)荷巨大，電力消耗巨大。隨著新一代超級計算中心的建設(shè)，計算機、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)、存儲等基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)一步集中，大規(guī)模的計算和大容量存儲設(shè)備在速度和處理能力不斷提升的同時，也帶來了熱流密度急劇上升的突出矛盾，這就對數(shù)據(jù)中心的環(huán)境控制方案提出了新的要求，新方案必須解決以機房整體為對象、更有針對性和高效率的熱管理模式，以達(dá)到節(jié)省能源，保障設(shè)備運行安全的目的，熱封閉的水冷機柜應(yīng)運而生。通過采用封閉的水冷機柜將熱量控制在一個較小范圍，并在此范圍內(nèi)設(shè)置高效的熱交換設(shè)備(表冷器)，將設(shè)備散熱直接帶出機房環(huán)境。
[0003]現(xiàn)有的超級計算機水冷機柜用表冷器翅片排數(shù)少，通路面積及熱交換面積小，材質(zhì)導(dǎo)熱性差，翅片與管路結(jié)合緊密度不夠等因素造成表冷器換熱效率低，浪費能源，無法滿足超級計算機高通量散熱要求。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了在有限空間內(nèi)提高表冷器的換熱效率，本實用新型提供一種多回路翅片式表冷器，該表冷器通過合理的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)設(shè)計，提高了水冷機柜用表冷器的換熱效率，節(jié)約能源。最大限度地加大了通過表冷器的循環(huán)空氣的溫差，滿足超級計算機冷卻要求。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種多回路翅片式表冷器，包括長方體殼體以及設(shè)于其內(nèi)的進(jìn)水主管道、出水主管道、熱交換管路和散熱翅片；其中:所述進(jìn)水主管道和出水主管道設(shè)于殼體內(nèi)部相對兩側(cè)面的上方，進(jìn)水主管道和出水主管道上分別開設(shè)孔，用于與熱交換管路的兩端相連接；所述熱交換管路為八個雙U型銅管，雙U型銅管所在平面垂直于殼體上表面；每個雙U型銅管的外側(cè)設(shè)置散熱翅片。
[0007]所述表冷器的殼體尺寸由安裝空間決定，殼體為薄鐵板焊接而成，殼體起到固定內(nèi)部零件并形成氣體通路的作用。
[0008]所述進(jìn)水主管道、出水主管道和八個雙U型銅管構(gòu)成循環(huán)水流路。每相鄰兩個雙U型銅管為一組，每組雙U型銅管外側(cè)套裝一排散熱翅片，雙U型銅管緊密貼合散熱翅片，散熱翅片間隙形成空氣流通流道；八個雙U型銅管外側(cè)共套裝四排相互串聯(lián)的散熱翅片，每排散熱翅片中有兩個管路。
[0009]所述散熱翅片為銅制片狀散熱翅片；所述進(jìn)水主管道和出水主管道為不銹鋼管。
[0010]本實用新型設(shè)計原理如下:
[0011]1、空氣的熱量傳遞過程:
[0012]熱空氣從表冷器一端流入，從散熱翅片間隙流過，空氣與翅片間發(fā)生熱交換。較高溫度的熱空氣將熱量傳給較冷的翅片。翅片分為四組，因此空氣流經(jīng)四組串聯(lián)的翅片，溫度逐漸降低。
[0013]2、翅片管路熱量傳遞過程:
[0014]翅片接受空氣的熱量后溫度升高，將熱量傳遞給與其連接的雙U型管。U型管再將熱量傳遞給其內(nèi)流動的循環(huán)水。
[0015]3、循環(huán)水的熱量傳遞過程。
[0016]冷水從進(jìn)水主管道流入，流經(jīng)U型銅管，將銅管的熱量帶走，水溫升高，從出水主管道流出。流出的熱水在室外制冷設(shè)備中降溫后再流回進(jìn)水主管道。
[0017]因此通過空氣循環(huán)，水循環(huán)及空氣-翅片、翅片-管路、管路-水間的熱量傳遞，將熱空氣的熱量傳遞給循環(huán)水，到達(dá)制冷目的。
[0018]本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0019]1、本實用新型通過使用銅制散熱翅片和U型管，提高熱傳遞效率。
[0020]2、本實用新型通過U型管增加散熱翅片與管路的接觸面積，提高熱傳遞效率。
[0021]3、本實用新型通過多排散熱翅片，提高空氣-翅片接觸面積、時間，提高熱傳遞效率。
[0022]4、本實用新型表冷器可在有限空間內(nèi)實現(xiàn)25KW以上的制冷量，在高性能集群水冷機柜中已高效工作3年，保證了服務(wù)器的穩(wěn)定運行。
[0023]5、本實用新型熱傳遞效率提高后，在保證冷卻后的空氣溫度的同時，可以提高冷卻水進(jìn)水溫度，從而節(jié)約制冷能耗。實際應(yīng)用于高性能集群水冷機柜中，從使用舊形式表冷器的7攝氏度進(jìn)水，提高到使用新形式表冷器的15攝氏度進(jìn)水，顯著降低了制冷機的能耗，按目前負(fù)荷計算，至少節(jié)能20%。
[0024]6、由于冷水溫度的提高，防止了冷水管及表冷器中冷凝水的出現(xiàn)，避免了冷凝水被吸入計算機的可能性，最大限度地保證了計算機的安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型表冷器的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)。
[0026]圖2為本實用新型表冷器的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖)。
[0027]圖中:1_進(jìn)水主管道；2_出水主管道；3_雙U型銅管；4_散熱翅片；5_殼體。

【具體實施方式】
[0028]圖1-2所示，本實用新型表冷器包括長方體殼體5以及設(shè)于其內(nèi)的進(jìn)水主管道1、出水主管道2、熱交換管路和散熱翅片4 ;所述進(jìn)水主管道1和出水主管道2設(shè)于殼體5內(nèi)部相對的兩側(cè)面的上方，進(jìn)水主管道1和出水主管道2上分別開設(shè)孔，用于與熱交換管路的兩端相連接；所述熱交換管路為八個雙U型銅管3，雙U型銅管3所在平面垂直于殼體5上表面；每個雙U型銅管3的外側(cè)設(shè)置散熱翅片4。
[0029]所述表冷器的殼體尺寸由安裝空間決定，殼體5為不銹鋼板焊接而成，殼體起到固定內(nèi)部零件并形成氣體通路的作用。所述進(jìn)水主管道1、出水主管道2和八個雙U型銅管3構(gòu)成循環(huán)水流路。每相鄰兩個雙U型銅管3為一組，每組雙U型銅管3外側(cè)套裝一排散熱翅片4，共四排串聯(lián)，散熱翅片4與雙U型銅管3套接相連，保證緊密連接，散熱翅片4間隙形成空氣流通流道。
[0030]所述散熱翅片4為銅制片狀散熱翅片，與普通的鋁制散熱翅片相比可提高換熱效率；所述進(jìn)水主管道和出水主管道為不銹鋼管，不采用銅管是因為其不參與熱交換。而進(jìn)出水主管道之間與散熱翅片相連接的熱交換管路采用銅制復(fù)雜雙U型管，可以提高散熱效率。
[0031]實施例1
[0032]本實施例為本實用新型表冷器一優(yōu)選設(shè)計方案:
[0033]1、散熱翅片:
[0034]散熱翅片為薄銅片，其長度略小于殼體寬度，其寬度根據(jù)翅片排數(shù)確定。例如安裝四排翅片，則翅片寬度要小于1/4的殼體長度。翅片厚度為亞毫米級。在一組薄片上開2排孔，每排4個。在孔內(nèi)穿入銅管。銅管采用拉漲等方法，增加外徑，使銅管與翅片緊密結(jié)合，保證熱傳遞效率。穿管數(shù)量及長度也決定了熱傳遞面積，應(yīng)該盡量多穿管并多繞轉(zhuǎn)，使管路形成密度較高的U型。本發(fā)明結(jié)合空間尺寸及工藝等因素，每組翅片開8孔。翅片間隙為數(shù)毫米。該間隙決定了風(fēng)阻及通風(fēng)量，間隙增大則通風(fēng)量越大，但安裝的翅片數(shù)減少，熱交換面積減小。反之通風(fēng)量減小而熱交換面積增加。因此要根據(jù)實際需要確定翅片間隙。四排散熱翅片為串聯(lián)關(guān)系，保證空氣逐級流經(jīng)散熱翅片因此逐漸降溫。
[0035]2、U 型管路:
[0036]穿入翅片的直銅管還是獨立的，沒有形成連續(xù)的流路。需在銅管末端間隔焊接連接銅管，形成連續(xù)的流道，共形成8個流路。8根管路分兩組，每組2個復(fù)雜U型管路，其上安裝I組翅片。
[0037]進(jìn)出水主管路:8個U型流路，有8個入口和8個出口。將進(jìn)水主管路開8個孔，與U型管路的8個入口焊接。將出水主管路開8個孔，與U型管路的8個出水口焊接。形成完整的循環(huán)水流路。進(jìn)出水主管路與U型管將四組翅片連接起來。8條復(fù)雜U型管路之間為并聯(lián)關(guān)系，保證每條管路中的冷卻水溫度均較低。
[0038]3、殼體:
[0039]用不銹鋼板按尺寸折彎，形成盒狀。折彎后對接邊進(jìn)行焊接。將焊接后的主管道、U型管、翅片組合體裝入殼體，銅管主管道焊接到殼體上，完成固定。
【權(quán)利要求】
1.一種多回路翅片式表冷器，其特征在于:該表冷器包括長方體殼體以及設(shè)于其內(nèi)的進(jìn)水主管道、出水主管道、熱交換管路和散熱翅片；其中:所述進(jìn)水主管道和出水主管道設(shè)于殼體內(nèi)部相對兩側(cè)面的上方，進(jìn)水主管道和出水主管道上分別開設(shè)孔，用于與熱交換管路的兩端相連接；所述熱交換管路為八個雙U型銅管，雙U型銅管所在平面垂直于殼體上表面；每個雙U型銅管的外側(cè)設(shè)置散熱翅片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多回路翅片式表冷器，其特征在于:所述表冷器的殼體為不銹鋼板焊接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多回路翅片式表冷器，其特征在于:所述進(jìn)水主管道、出水主管道和八個雙U型銅管構(gòu)成循環(huán)水流路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多回路翅片式表冷器，其特征在于:每相鄰兩個雙U型銅管為一組，每組雙U型銅管外側(cè)套裝一排散熱翅片，雙U型銅管緊密貼合散熱翅片，散熱翅片間隙形成空氣流通流道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多回路翅片式表冷器，其特征在于:所述散熱翅片為銅制片狀散熱翅片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多回路翅片式表冷器，其特征在于:所述進(jìn)水主管道和出水主管道為不銹鋼管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多回路翅片式表冷器，其特征在于:八個雙U型銅管外側(cè)共套裝四排相互串聯(lián)的散熱翅片，每排散熱翅片中有兩個管路。
【文檔編號】F28B1/02GK204240825SQ201420688364
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】滕春禹, 徐東生, 楊銳 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所