專利名稱：一種基于通訊機柜的板卡式換熱的兩相自然循環散熱系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種散熱系統，特別是涉及一種支持熱插拔的、基于通訊機柜的 板卡式換熱的兩相自然循環散熱系統。
背景技術：
目前，包括機站機房內的通訊設備的主要散熱方式是把設備產生的廢熱排放到機 房，然后再通過空調把這些熱量排放到機房外。然而這種散熱方式存在明顯不足(1)散熱效率低，導致包括空調設備投入以及 能量消耗在內的制冷成本較高；(2)空氣強制對流所生產的噪音大；(3)工作室內局部溫差 大。目前也已有一些發明關注于提高機房的散熱效率，例如中國專利(申請號為 200810198088)公開了一種利用廢熱驅動的兩相回路散熱系統，適合機房等密閉設備艙內 的大熱流密度電子設備散熱。在兩相回路散熱系統中，其儲液器與含壓縮機的制冷系統有 所不同，它至少具備兩個功能1)儲液，即接收回路中由于工質蒸發和冷凝不平衡時因體 積膨脹或收縮所排出或吸收的液體，因而，它還起到緩沖系統壓力變化的作用；2)控制系 統的工作點，即系統的工作溫度和壓力，對工作溫度要求嚴格的應用來說，系統的工作溫度 是通過電子控制器控制儲液器的溫度來實現的。但上述專利申請所述的儲液器是串聯在冷 凝換熱器熱端出口的液體管上，即來自冷凝換熱器的冷液體先流入儲液器，然后再從儲液 器流入蒸發器，其實施效果在某些應用環境下不太理想，所以，仍需要進一步改進的必要。
發明內容本實用新型的目的在于，提供一種應用于移動通訊基站的板卡式換熱的兩相回路 散熱系統，所要解決的技術問題是使其無需閥門調節或溫度反饋控制系統等技術控制系統 的工作點，也無需機械泵驅動，無需壓縮機制冷系統，從而具有節能、低噪音的優點，同時有 效地避免了冷凝水的出現。本實用新型的目的及解決其技術問題是采用以下的技術方案來實現的。依據本實 用新型提出的一種基于通訊機柜的板卡式換熱的兩相自然循環散熱系統，包括收集廢熱 的蒸發器，該蒸發器具有多塊冷板，且每兩塊上下連接為串聯通道，并通過下面的分液器和 上面的集液器并聯在一起；通過兩相管道與上述集液器連接的儲液器，該儲液器分別具有 換熱管入口和換熱管出口 ；與上述儲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液器的出口和分液器的 入口連接；以及經水泵驅動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 水塔循環冷卻水系統。根據本實用新型實施例的兩相回路散熱系統，所述儲液器是由一壓力容器、及穿 過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器的出口與板式換熱器的進 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部工質的換熱效果；該壓力容器的一側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位于蒸發器的上 方。根據本實用新型實施例的兩相回路散熱系統，所述壓力容器內部的管道外安裝有 可增加兩相流體與壓力容器內部工質的換熱效率的散熱翅片。根據本實用新型實施例的兩相回路散熱系統，所述板式換熱器冷端進出口之間連 接有一旁路，并通過流量調節閥，按冷端出口的水溫調節流入板式換熱器的水流量。根據本實用新型實施例的兩相回路散熱系統，所述水泵為變頻水泵，其按冷端出 口的水溫調節流入板式換熱器的水流量。根據本實用新型實施例的兩相回路散熱系統，所述蒸發器集熱12塊冷板，所述冷 板內有S形金屬管通過，該金屬管優選為不銹鋼管。根據本實用新型實施例的兩相回路散熱系統，處于系統的最低點的分液器離蒸發 器的入口距離至少10厘米。借由上述技術方案，本實用新型基于通訊機柜的板卡式換熱的兩相自然循環散熱 系統具有的有益效果是利用涼水塔循環冷卻水在自然循環兩相回路冷凝換熱器與回路工質進行換熱，無 需空調系統散熱即可達到設計散熱效果(2. 4kff/機柜)，也無需機械泵驅動、并在多并聯 散熱通道熱載荷非平衡時也能使散熱系統穩定工作，將電子設備廢熱直接(不經過室內空 氣)排放至室外的同時，還可根據熱量排放的大小自適應調節工作點，從而達到節能目的。 此外，由于無需機械運動部件，該散熱系統噪音水平低；同時由于散熱系統工作溫度高，可 有效地避免空調冷凍水冷卻所常遇到的、機柜電子設備最忌諱的冷凝水。
[0015]圖1為本實用新型的兩相回路散熱系統的整體結構示意圖[0016]圖2為可根據熱載荷量調節工作點的儲液器的結構示意圖[0017]10 蒸發器101 112 冷板[0018]21 分液器22 集液器[0019]23 兩相管道30 儲液器[0020]301 壓力容器310 換熱管[0021]311 儲液器換熱管入口312:儲液器換熱管出口[0022]313 儲液器換液管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 流量調節閥
具體實施方式如圖1所示，本實用新型的散熱系統共有12塊為發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，其中冷板內鑄有內 徑為8毫米的S形不銹鋼管(負責收集廢熱的蒸發器10)，每兩塊冷板管道上下連接為串聯
4通道，共有6條這樣的通道，通過下面的分液器21和上面的集液器22并聯在一起，集液器 22通過兩相管道23與儲液器30的換熱管入口 311連接，儲液器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 液器30的出口換液管313和分液器21的入口連接，從而構成散熱回路。處于系統的最低點的分液器21離蒸發器10的入口距離至少10厘米。通過板式換 熱器40兩相流體與冷端通循環冷卻水換熱，來自涼水塔(逆流式冷卻塔)60的冷卻水經水 泵50驅動從板式換熱器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節流入板式換熱器40的水流量。可選地，在板式換熱器40冷端進出口之間連接一旁路，并通過流量調節閥70，按 冷端出口 44的水溫調節流入板式換熱器40的水流量，從而達到調節所述機柜兩相散熱回 路工作點的目的。圖2是圖1中所述儲液器30的結構圖。它是由一不銹鋼壓力容器301以及穿過 所述壓力容器的內徑為10毫米的不銹鋼換熱管310組成。該壓力容器301的一側安裝有 一與回路連通的換液管313 ；并且所述冷凝換熱器40使用時位于蒸發器(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內部分的管道310外焊接上散熱翅片 314，可增加管內兩相流體與容器內部工質的換熱效率。儲液器30可自適應地調節散熱系 統的工作點。測驗結果表明，1)發熱模塊與冷板之間的接觸熱阻約占散熱系統熱阻一半，盡管 如此，2)在冷卻水進口溫度不高于28°C，冷卻水流量約150g/s、系統散熱量為2400W時， 所有模塊的內部發熱元件附近溫度在60°C以下，且兩相回路散熱系統的工作溫度不超過 350C ；3)在各通道熱載荷非平衡和上下蒸發段熱載荷非平衡的情況下，系統在啟動和變功 率工作狀態下運行穩定，表明可滿足一般的基站機柜散熱需求；4)由于儲液器使用了與兩 相流體換熱的結構，散熱系統的工作點會隨散熱量和水溫的變化自動調節，確保系統穩定 運行。特別是與專利200810198088圖1所示的儲液器結構相比，本實用新型散熱系統的儲 液器能更穩定地運行，并可帶走更多的廢熱。通過改進，該系統的散熱量還可以進一步提 尚ο以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上 的限制，故凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施 例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求一種基于通訊機柜的板卡式換熱的兩相自然循環散熱系統，其特征在于其包括收集廢熱的蒸發器，該蒸發器具有多塊冷板，且每兩塊上下連接為串聯通道，并通過下面的分液器和上面的集液器并聯在一起；通過兩相管道與上述集液器連接的儲液器，該儲液器分別具有換熱管入口和換熱管出口；與上述儲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液器的出口和分液器的入口連接；以及經水泵驅動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冷卻水系統。
2.根據權利要求1所述的兩相自然循環散熱系統，其特征在于所述儲液器是由壓力 容器、及穿過該壓力容器的金屬管道組成，該金屬管道分別連接蒸發器的出口與板式換熱 器的進口，該壓力容器的一側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 位于蒸發器的上方。
3.根據權利要求2所述的兩相自然循環散熱系統，其特征在于所述壓力容器內部的 管道外安裝有可增加兩相流體與壓力容器內部工質的換熱效率的散熱翅片。
4.根據權利要求1所述的兩相自然循環散熱系統，其特征在于所述板式換熱器冷端 進出口之間連接有一旁路，并通過流量調節閥，按冷端出口的水溫調節流入板式換熱器的 水流量。
5.根據權利要求1所述的兩相自然循環散熱系統，其特征在于所述水泵為變頻水泵， 其按冷端出口的水溫調節流入板式換熱器的水流量。
6.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的兩相自然循環散熱系統，其特征在于 所述蒸發器集熱冷板內有S型金屬管通過。
7.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的兩相自然循環散熱系統，其特征在于 處于系統的最低點的分液器離蒸發器的入口距離至少10厘米。
專利摘要本實用新型是關于一種基于通訊機柜的板卡式換熱的兩相自然循環散熱系統，包括收集廢熱的蒸發器，該蒸發器具有多塊冷板，且每兩塊上下連接為串聯通道，并通過下面的分液器和上面的集液器并聯在一起；通過兩相管道與上述集液器連接的儲液器，該儲液器分別具有換熱管入口和換熱管出口；與上述儲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液器的出口和分液器的入口連接；以及經水泵驅動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冷卻水系統。
文檔編號H05K7/20GK201700120SQ20102022114
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月8日 優先權日2010年6月8日
發明者何振輝, 佟貴年, 刁向紅, 周錦鵬, 鐘法強, 黃臻成 申請人:中山大學