專利名稱：一種基于通訊機(jī)柜的板卡式換熱的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種散熱系統(tǒng)，特別是涉及一種支持熱插拔的、基于通訊機(jī)柜的 板卡式換熱的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，包括機(jī)站機(jī)房?jī)?nèi)的通訊設(shè)備的主要散熱方式是把設(shè)備產(chǎn)生的廢熱排放到機(jī) 房，然后再通過(guò)空調(diào)把這些熱量排放到機(jī)房外。然而這種散熱方式存在明顯不足(1)散熱效率低，導(dǎo)致包括空調(diào)設(shè)備投入以及 能量消耗在內(nèi)的制冷成本較高；(2)空氣強(qiáng)制對(duì)流所生產(chǎn)的噪音大；(3)工作室內(nèi)局部溫差 大。目前也已有一些發(fā)明關(guān)注于提高機(jī)房的散熱效率，例如中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)枮?200810198088)公開了一種利用廢熱驅(qū)動(dòng)的兩相回路散熱系統(tǒng)，適合機(jī)房等密閉設(shè)備艙內(nèi) 的大熱流密度電子設(shè)備散熱。在兩相回路散熱系統(tǒng)中，其儲(chǔ)液器與含壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)有 所不同，它至少具備兩個(gè)功能1)儲(chǔ)液，即接收回路中由于工質(zhì)蒸發(fā)和冷凝不平衡時(shí)因體 積膨脹或收縮所排出或吸收的液體，因而，它還起到緩沖系統(tǒng)壓力變化的作用；2)控制系 統(tǒng)的工作點(diǎn)，即系統(tǒng)的工作溫度和壓力，對(duì)工作溫度要求嚴(yán)格的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的工作溫度 是通過(guò)電子控制器控制儲(chǔ)液器的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但上述專利申請(qǐng)所述的儲(chǔ)液器是串聯(lián)在冷 凝換熱器熱端出口的液體管上，即來(lái)自冷凝換熱器的冷液體先流入儲(chǔ)液器，然后再?gòu)膬?chǔ)液 器流入蒸發(fā)器，其實(shí)施效果在某些應(yīng)用環(huán)境下不太理想，所以，仍需要進(jìn)一步改進(jìn)的必要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種應(yīng)用于移動(dòng)通訊基站的板卡式換熱的兩相回路 散熱系統(tǒng)，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其無(wú)需閥門調(diào)節(jié)或溫度反饋控制系統(tǒng)等技術(shù)控制系統(tǒng) 的工作點(diǎn)，也無(wú)需機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)，無(wú)需壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)，從而具有節(jié)能、低噪音的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有 效地避免了冷凝水的出現(xiàn)。本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本實(shí) 用新型提出的一種基于通訊機(jī)柜的板卡式換熱的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，包括收集廢熱 的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器具有多塊冷板，且每?jī)蓧K上下連接為串聯(lián)通道，并通過(guò)下面的分液器和 上面的集液器并聯(lián)在一起；通過(guò)兩相管道與上述集液器連接的儲(chǔ)液器，該儲(chǔ)液器分別具有 換熱管入口和換熱管出口 ；與上述儲(chǔ)液器的換熱管出口連接的板式換熱器，該板式換熱器 分別具有熱端入口和熱端出口，該板式換熱器的熱端出口分別與儲(chǔ)液器的出口和分液器的 入口連接；以及經(jīng)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻水從板式換熱器的冷端入口注入、并從冷端出口流出的涼 水塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的兩相回路散熱系統(tǒng)，所述儲(chǔ)液器是由一壓力容器、及穿 過(guò)所述壓力容器的金屬管道組成，所述金屬管道分別連接蒸發(fā)器的出口與板式換熱器的進(jìn) 口，所述金屬管道可以是螺旋管道，以增加兩相流體與壓力容器內(nèi)部工質(zhì)的換熱效果；該壓力容器的一側(cè)安裝有一與回路連通的換液管；并且所述冷凝換熱器使用時(shí)位于蒸發(fā)器的上 方。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的兩相回路散熱系統(tǒng)，所述壓力容器內(nèi)部的管道外安裝有 可增加兩相流體與壓力容器內(nèi)部工質(zhì)的換熱效率的散熱翅片。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的兩相回路散熱系統(tǒng)，所述板式換熱器冷端進(jìn)出口之間連 接有一旁路，并通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥，按冷端出口的水溫調(diào)節(jié)流入板式換熱器的水流量。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的兩相回路散熱系統(tǒng)，所述水泵為變頻水泵，其按冷端出 口的水溫調(diào)節(jié)流入板式換熱器的水流量。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的兩相回路散熱系統(tǒng)，所述蒸發(fā)器集熱12塊冷板，所述冷 板內(nèi)有S形金屬管通過(guò)，該金屬管優(yōu)選為不銹鋼管。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的兩相回路散熱系統(tǒng)，處于系統(tǒng)的最低點(diǎn)的分液器離蒸發(fā) 器的入口距離至少10厘米。借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型基于通訊機(jī)柜的板卡式換熱的兩相自然循環(huán)散熱 系統(tǒng)具有的有益效果是利用涼水塔循環(huán)冷卻水在自然循環(huán)兩相回路冷凝換熱器與回路工質(zhì)進(jìn)行換熱，無(wú) 需空調(diào)系統(tǒng)散熱即可達(dá)到設(shè)計(jì)散熱效果(2. 4kff/機(jī)柜)，也無(wú)需機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)、并在多并聯(lián) 散熱通道熱載荷非平衡時(shí)也能使散熱系統(tǒng)穩(wěn)定工作，將電子設(shè)備廢熱直接(不經(jīng)過(guò)室內(nèi)空 氣)排放至室外的同時(shí)，還可根據(jù)熱量排放的大小自適應(yīng)調(diào)節(jié)工作點(diǎn)，從而達(dá)到節(jié)能目的。 此外，由于無(wú)需機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，該散熱系統(tǒng)噪音水平低；同時(shí)由于散熱系統(tǒng)工作溫度高，可 有效地避免空調(diào)冷凍水冷卻所常遇到的、機(jī)柜電子設(shè)備最忌諱的冷凝水。

[0015]圖1為本實(shí)用新型的兩相回路散熱系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖[0016]圖2為可根據(jù)熱載荷量調(diào)節(jié)工作點(diǎn)的儲(chǔ)液器的結(jié)構(gòu)示意圖[0017]10 蒸發(fā)器101 112 冷板[0018]21 分液器22 集液器[0019]23 兩相管道30 儲(chǔ)液器[0020]301 壓力容器310 換熱管[0021]311 儲(chǔ)液器換熱管入口312:儲(chǔ)液器換熱管出口[0022]313 儲(chǔ)液器換液管314 翅片[0023]40 板式換熱器41 熱端入口[0024]42 熱端出口43 冷端入口[0025]44 冷端出口50 水泵[0026]60 涼水塔70 流量調(diào)節(jié)閥
具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型的散熱系統(tǒng)共有12塊為發(fā)熱模塊收集廢熱的冷板 101-112，冷板高度與高度為8U的模塊相配套、深260毫米、寬12毫米，其中冷板內(nèi)鑄有內(nèi) 徑為8毫米的S形不銹鋼管(負(fù)責(zé)收集廢熱的蒸發(fā)器10)，每?jī)蓧K冷板管道上下連接為串聯(lián)
4通道，共有6條這樣的通道，通過(guò)下面的分液器21和上面的集液器22并聯(lián)在一起，集液器 22通過(guò)兩相管道23與儲(chǔ)液器30的換熱管入口 311連接，儲(chǔ)液器30的換熱管出口 312與用 于排放廢熱的板式冷凝換熱器40的熱端入口 41連接，板式換熱器40的熱端出口 42與儲(chǔ) 液器30的出口換液管313和分液器21的入口連接，從而構(gòu)成散熱回路。處于系統(tǒng)的最低點(diǎn)的分液器21離蒸發(fā)器10的入口距離至少10厘米。通過(guò)板式換 熱器40兩相流體與冷端通循環(huán)冷卻水換熱，來(lái)自涼水塔(逆流式冷卻塔)60的冷卻水經(jīng)水 泵50驅(qū)動(dòng)從板式換熱器40的冷端入口 43流入，從冷端出口 44流出，最后流回涼水塔60。 該水泵50可以是變頻水泵，其按冷端出口的水溫調(diào)節(jié)流入板式換熱器40的水流量?？蛇x地，在板式換熱器40冷端進(jìn)出口之間連接一旁路，并通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥70，按 冷端出口 44的水溫調(diào)節(jié)流入板式換熱器40的水流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)所述機(jī)柜兩相散熱回 路工作點(diǎn)的目的。圖2是圖1中所述儲(chǔ)液器30的結(jié)構(gòu)圖。它是由一不銹鋼壓力容器301以及穿過(guò) 所述壓力容器的內(nèi)徑為10毫米的不銹鋼換熱管310組成。該壓力容器301的一側(cè)安裝有 一與回路連通的換液管313 ；并且所述冷凝換熱器40使用時(shí)位于蒸發(fā)器(冷板101-112)的 上方，所述換熱器熱端入口 41與冷板頂部距離50厘米。換熱管310、換液管313與壓力容 器301用氬弧焊密封焊接。可選地，在壓力容器301內(nèi)部分的管道310外焊接上散熱翅片 314，可增加管內(nèi)兩相流體與容器內(nèi)部工質(zhì)的換熱效率。儲(chǔ)液器30可自適應(yīng)地調(diào)節(jié)散熱系 統(tǒng)的工作點(diǎn)。測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明，1)發(fā)熱模塊與冷板之間的接觸熱阻約占散熱系統(tǒng)熱阻一半，盡管 如此，2)在冷卻水進(jìn)口溫度不高于28°C，冷卻水流量約150g/s、系統(tǒng)散熱量為2400W時(shí)， 所有模塊的內(nèi)部發(fā)熱元件附近溫度在60°C以下，且兩相回路散熱系統(tǒng)的工作溫度不超過(guò) 350C ；3)在各通道熱載荷非平衡和上下蒸發(fā)段熱載荷非平衡的情況下，系統(tǒng)在啟動(dòng)和變功 率工作狀態(tài)下運(yùn)行穩(wěn)定，表明可滿足一般的基站機(jī)柜散熱需求；4)由于儲(chǔ)液器使用了與兩 相流體換熱的結(jié)構(gòu)，散熱系統(tǒng)的工作點(diǎn)會(huì)隨散熱量和水溫的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定 運(yùn)行。特別是與專利200810198088圖1所示的儲(chǔ)液器結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型散熱系統(tǒng)的儲(chǔ) 液器能更穩(wěn)定地運(yùn)行，并可帶走更多的廢熱。通過(guò)改進(jìn)，該系統(tǒng)的散熱量還可以進(jìn)一步提 尚ο以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上 的限制，故凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施 例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種基于通訊機(jī)柜的板卡式換熱的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，其特征在于其包括收集廢熱的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器具有多塊冷板，且每?jī)蓧K上下連接為串聯(lián)通道，并通過(guò)下面的分液器和上面的集液器并聯(lián)在一起；通過(guò)兩相管道與上述集液器連接的儲(chǔ)液器，該儲(chǔ)液器分別具有換熱管入口和換熱管出口；與上述儲(chǔ)液器的換熱管出口連接的板式換熱器，該板式換熱器分別具有熱端入口和熱端出口，該板式換熱器的熱端出口分別與儲(chǔ)液器的出口和分液器的入口連接；以及經(jīng)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻水從板式換熱器的冷端入口注入、并從冷端出口流出的涼水塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)液器是由壓力 容器、及穿過(guò)該壓力容器的金屬管道組成，該金屬管道分別連接蒸發(fā)器的出口與板式換熱 器的進(jìn)口，該壓力容器的一側(cè)安裝有一與回路連通的換液管；并且所述冷凝換熱器使用時(shí) 位于蒸發(fā)器的上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，其特征在于所述壓力容器內(nèi)部的 管道外安裝有可增加兩相流體與壓力容器內(nèi)部工質(zhì)的換熱效率的散熱翅片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，其特征在于所述板式換熱器冷端 進(jìn)出口之間連接有一旁路，并通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥，按冷端出口的水溫調(diào)節(jié)流入板式換熱器的 水流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，其特征在于所述水泵為變頻水泵， 其按冷端出口的水溫調(diào)節(jié)流入板式換熱器的水流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，其特征在于 所述蒸發(fā)器集熱冷板內(nèi)有S型金屬管通過(guò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，其特征在于 處于系統(tǒng)的最低點(diǎn)的分液器離蒸發(fā)器的入口距離至少10厘米。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種基于通訊機(jī)柜的板卡式換熱的兩相自然循環(huán)散熱系統(tǒng)，包括收集廢熱的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器具有多塊冷板，且每?jī)蓧K上下連接為串聯(lián)通道，并通過(guò)下面的分液器和上面的集液器并聯(lián)在一起；通過(guò)兩相管道與上述集液器連接的儲(chǔ)液器，該儲(chǔ)液器分別具有換熱管入口和換熱管出口；與上述儲(chǔ)液器的換熱管出口連接的板式換熱器，該板式換熱器分別具有熱端入口和熱端出口，該板式換熱器的熱端出口與儲(chǔ)液器的出口和分液器的入口連接；以及經(jīng)水泵驅(qū)動(dòng)冷卻水從板式換熱器的冷端入口注入、并從冷端出口流出的涼水塔循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK201700120SQ20102022114
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者何振輝, 佟貴年, 刁向紅, 周錦鵬, 鐘法強(qiáng), 黃臻成 申請(qǐng)人:中山大學(xué)