Стойка охлаждения электронных блоков Советский патент 1991 года по МПК F25D15/00 

ю ел о

00

о

Изобретение относится к холодильной технике, связанной с охлаждением электронных приборов, конкретнее к охлаждению электронных блоков современных сверхбыстродействующих электронно-вы- числительных машин.

Целью изобретения являтся повышение надежности и интенсивности теплообмена при минимальных энергопотерях теплопе- редающих элементов электронных блоков.

На фиг. 1 представлена схема стойки охлаждения электронных блоков; на фиг,2 - разрез А-А на фиг. 1. Стойка содержит канал 1, в котором циркулирует поток дросселированного хладагента после конденсатора 2, омывающий теплоотводящий коллектор 3 с ребрами 4 и отверстиями перфорации 5, полость которого, заполненная жидким хладагентом с уровнем 6, находящимся на высоте нижней части газовой камеры 7, через труб- ки 8, установленные в отверстиях перфорации 5, соединяется с полостями теплопередающих элементов 9 электронных блоков 10. Направление потока на всасывание компрессора показано стрелкой 11.

Стойка охлаждения электронных блоков работает следующим образом.

Мощность электронных блоков 10 лежит в пределах от 50 до 500 Вт. Всего блоков в стойке охлаждения процессора 56. Зада- ют испарения в полостях теплопередающих элементов 9 около 20°С, что исключает запотевание блоков в заданных климатических условиях эксплуатации стойки и соответствует техническим условиям эксплуатации элект- ронных блоков, температурным характеристикам полупроводниковых переходов. Включают питание блоков, что соответствует началу испарения хладагента в полостях теплопередающих элементов и приводит к притоку газообразного хладагента через трубки 8 в полость перфорированного коллектора 3, где он проходит через жидкий хладагент и начинает конденсироваться, так как температура жидкого хладагента 19,2°С, а температура хладагента в канале, омывающем коллектор 3, 18,5°С. Газ, не сконденсировавшийся в процессе барботи- ровэния через жидкий хладагент, скапливается в газовой камере 7, где и конденсируется, стекая в полость коллектора. Объем испарившегося хладагента в полостях теплопередающих элементов 9 занимает жидкий хладагент, поступающий из коллектора 3 по трубкам 8. Испытания проводились в полном диапазоне нагрузок (0-100%), которые задавались включением и отключением электронных блоков. Номинальная мощность составила около 15 кВт. При этой мощности полный температурный

перепад между теплопередающими элементами 9 и потоком хладагента в канале 1 составил 1,5°С, при нулевой 0,5°С. Этот перепад был связан с энергопотерями в стенке коллектора (1,2°С), который можно значительно снизить, увеличив поверхность теплообмена коллектора, и потерями при смешении хладагента в коллекторе (около 0,3°С), При нулевой нагрузке температура теплопередающего элемента составила 19,8°С. В процессе испытаний измерялась температура на поверхности теплопереда-, ющего блока как при нулевой, так и при 100%-ной нагрузках. Перекос более 0,1°С отмечен не был, а наблюдался он лишь в местах установки мощных микросхем. При одновременном включении всех блоков также не наблюдалось отклонение температуры в переходном режиме, так как жидкий хладагент в теплопередающих блоках сразу вскипал и последующая циркуляция хладо- на в коллекторе обеспечивалась на требуемом уровне. Иначе говоря, не был замечен эффект, обычно сопровождающий пусковые условия, при этом стойка охлаждения никак не готовилась к пуску и не требует никакой подготовки в принципе. Коэффициенты теплоотдачи, замеренные в процессе испарения, составили 10 кВт/(м2- °С), в процессе конденсации - 9,6 кВт/(м2.°С}.

Стойка охлаждения обеспечивает весьма высокую надежность теплоотвода от электронных блоков. В полном диапазоне нагрузок не было отмечено повышений температуры в теплопередающих блоках, в том числе и температурных перекосов более чем на 0,1°С, в то время как блоки допускают перекосы, равные 2°С. Наблюдалась надежная циркуляция газообразного хладагента из теплопередающих блоков в коллектор и жидкого из коллектора в теплопередающие блоки, о чем свидетельствовали как минимальный перепад температур в коллекторе при смешении, который составил 0,3°С, так и отсутствие превышений температуры в теплопередающих блоках. Другими словами, процессы испарения в теплопередающих блоках - изотермические, в канале также, а перепад на стенке коллектора составил всего 1,2°С. Указанные процессы свидетельствуют о высокой интенсивности процессов теплообмена, которые соответствуют по коэффициентам теплоотдачи уровням, близким к максимальным, около 10 кВт/(), в процессе конденсации в коллекторе коэффициент теплоотдачи составил 9,6 кВт/(). Об очень низких энергопотерях свидетельствует незначительный температурный перепад (1,5°С) до процессов испарения в коллекторе, что по существу

пренебрежимо мало, так как в стенке коллектора перепад составил 1,2°С, а потери при смешении гсза после теплопередаю- щих блоков с жидким хладагентом в коллекторе составили 0,3°С.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я Стойка охлаждения электронных блоков, содержащая канал для хладагента, соединенный с теплопередающими элементами электронных блоков, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и интенсивности теплообмена при минимальных энергопотерях теплопередающих элемен

5

тов электронных блоков в полном диапазоне нагрузок, канал для хладагента соединен с теплопередающими элементами, выполненными с внутренними полостями, посредством дополнительно установленного теплоотводя- щего коллектора, выполненного в виде ореб- ренного перфорированного резервуара для жидкого хладагента, снабженного трубками, установленными в отверстиях перфорации резервуара и соединенными с полостями тепло- передающих элементов, при этом коллектор а верхней части снабжен газовой камерой, соединенной с полостью теплоотводящего коллектора.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к охлаждению электронных блоков современных сверхбыстродействующих электронно-вычислительных машин. Изобретение позволяет значительно повысить надежность и интенсивность теплообмена при минимальных энергопоте. - ь рях теплопередающих элементов электронных Ьлоков в полном диапазоне нагрузок тем, что в стойке охлаждения электронных блоков, содержащей канал 1 с циркулирующим в нем хладагентом, соединенный с теп- лопередающими элементами 9 электронных блоков 10, канал 1 соединяется степлопере- дающими элементами 9, снабженными полостями, посредством теплоотводящего коллектора 3, выполненного в виде сребренного перфорированного резервуара, заполненного жидким хладагентом, снабженного трубками 8, установленными в отверстиях перфорации 5 резервуара и соединенными с полостями теплопередающих элементов 9, при этом коллектор 3 в верхней части снабжен газовой камерой 7, соединенной с полостью коллектора 3. 2 ил. ч №

Фиг. 2