专利名称：一种基于通讯机柜的板卡式换热的两相自然循环散热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种散热系统，特别是涉及一种支持热插拔的、基于通讯机柜的 板卡式换热的两相自然循环散热系统。
背景技术：
目前，包括机站机房内的通讯设备的主要散热方式是把设备产生的废热排放到机 房，然后再通过空调把这些热量排放到机房外。然而这种散热方式存在明显不足(1)散热效率低，导致包括空调设备投入以及 能量消耗在内的制冷成本较高；(2)空气强制对流所生产的噪音大；(3)工作室内局部温差 大。目前也已有一些发明关注于提高机房的散热效率，例如中国专利(申请号为 200810198088)公开了一种利用废热驱动的两相回路散热系统，适合机房等密闭设备舱内 的大热流密度电子设备散热。在两相回路散热系统中，其储液器与含压缩机的制冷系统有 所不同，它至少具备两个功能1)储液，即接收回路中由于工质蒸发和冷凝不平衡时因体 积膨胀或收缩所排出或吸收的液体，因而，它还起到缓冲系统压力变化的作用；2)控制系 统的工作点，即系统的工作温度和压力，对工作温度要求严格的应用来说，系统的工作温度 是通过电子控制器控制储液器的温度来实现的。但上述专利申请所述的储液器是串联在冷 凝换热器热端出口的液体管上，即来自冷凝换热器的冷液体先流入储液器，然后再从储液 器流入蒸发器，其实施效果在某些应用环境下不太理想，所以，仍需要进一步改进的必要。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种应用于移动通讯基站的板卡式换热的两相回路 散热系统，所要解决的技术问题是使其无需阀门调节或温度反馈控制系统等技术控制系统 的工作点，也无需机械泵驱动，无需压缩机制冷系统，从而具有节能、低噪音的优点，同时有 效地避免了冷凝水的出现。本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种基于通讯机柜的板卡式换热的两相自然循环散热系统，包括收集废热 的蒸发器，该蒸发器具有多块冷板，且每两块上下连接为串联通道，并通过下面的分液器和 上面的集液器并联在一起；通过两相管道与上述集液器连接的储液器，该储液器分别具有 换热管入口和换热管出口 ；与上述储液器的换热管出口连接的板式换热器，该板式换热器 分别具有热端入口和热端出口，该板式换热器的热端出口分别与储液器的出口和分液器的 入口连接；以及经水泵驱动冷却水从板式换热器的冷端入口注入、并从冷端出口流出的凉 水塔循环冷却水系统。根据本实用新型实施例的两相回路散热系统，所述储液器是由一压力容器、及穿 过所述压力容器的金属管道组成，所述金属管道分别连接蒸发器的出口与板式换热器的进 口，所述金属管道可以是螺旋管道，以增加两相流体与压力容器内部工质的换热效果；该压力容器的一侧安装有一与回路连通的换液管；并且所述冷凝换热器使用时位于蒸发器的上 方。根据本实用新型实施例的两相回路散热系统，所述压力容器内部的管道外安装有 可增加两相流体与压力容器内部工质的换热效率的散热翅片。根据本实用新型实施例的两相回路散热系统，所述板式换热器冷端进出口之间连 接有一旁路，并通过流量调节阀，按冷端出口的水温调节流入板式换热器的水流量。根据本实用新型实施例的两相回路散热系统，所述水泵为变频水泵，其按冷端出 口的水温调节流入板式换热器的水流量。根据本实用新型实施例的两相回路散热系统，所述蒸发器集热12块冷板，所述冷 板内有S形金属管通过，该金属管优选为不锈钢管。根据本实用新型实施例的两相回路散热系统，处于系统的最低点的分液器离蒸发 器的入口距离至少10厘米。借由上述技术方案，本实用新型基于通讯机柜的板卡式换热的两相自然循环散热 系统具有的有益效果是利用凉水塔循环冷却水在自然循环两相回路冷凝换热器与回路工质进行换热，无 需空调系统散热即可达到设计散热效果(2. 4kff/机柜)，也无需机械泵驱动、并在多并联 散热通道热载荷非平衡时也能使散热系统稳定工作，将电子设备废热直接(不经过室内空 气)排放至室外的同时，还可根据热量排放的大小自适应调节工作点，从而达到节能目的。 此外，由于无需机械运动部件，该散热系统噪音水平低；同时由于散热系统工作温度高，可 有效地避免空调冷冻水冷却所常遇到的、机柜电子设备最忌讳的冷凝水。
[0015]图1为本实用新型的两相回路散热系统的整体结构示意图[0016]图2为可根据热载荷量调节工作点的储液器的结构示意图[0017]10 蒸发器101 112 冷板[0018]21 分液器22 集液器[0019]23 两相管道30 储液器[0020]301 压力容器310 换热管[0021]311 储液器换热管入口312:储液器换热管出口[0022]313 储液器换液管314 翅片[0023]40 板式换热器41 热端入口[0024]42 热端出口43 冷端入口[0025]44 冷端出口50 水泵[0026]60 凉水塔70 流量调节阀
具体实施方式如图1所示，本实用新型的散热系统共有12块为发热模块收集废热的冷板 101-112，冷板高度与高度为8U的模块相配套、深260毫米、宽12毫米，其中冷板内铸有内 径为8毫米的S形不锈钢管(负责收集废热的蒸发器10)，每两块冷板管道上下连接为串联
4通道，共有6条这样的通道，通过下面的分液器21和上面的集液器22并联在一起，集液器 22通过两相管道23与储液器30的换热管入口 311连接，储液器30的换热管出口 312与用 于排放废热的板式冷凝换热器40的热端入口 41连接，板式换热器40的热端出口 42与储 液器30的出口换液管313和分液器21的入口连接，从而构成散热回路。处于系统的最低点的分液器21离蒸发器10的入口距离至少10厘米。通过板式换 热器40两相流体与冷端通循环冷却水换热，来自凉水塔(逆流式冷却塔)60的冷却水经水 泵50驱动从板式换热器40的冷端入口 43流入，从冷端出口 44流出，最后流回凉水塔60。 该水泵50可以是变频水泵，其按冷端出口的水温调节流入板式换热器40的水流量。可选地，在板式换热器40冷端进出口之间连接一旁路，并通过流量调节阀70，按 冷端出口 44的水温调节流入板式换热器40的水流量，从而达到调节所述机柜两相散热回 路工作点的目的。图2是图1中所述储液器30的结构图。它是由一不锈钢压力容器301以及穿过 所述压力容器的内径为10毫米的不锈钢换热管310组成。该压力容器301的一侧安装有 一与回路连通的换液管313 ；并且所述冷凝换热器40使用时位于蒸发器(冷板101-112)的 上方，所述换热器热端入口 41与冷板顶部距离50厘米。换热管310、换液管313与压力容 器301用氩弧焊密封焊接。可选地，在压力容器301内部分的管道310外焊接上散热翅片 314，可增加管内两相流体与容器内部工质的换热效率。储液器30可自适应地调节散热系 统的工作点。测验结果表明，1)发热模块与冷板之间的接触热阻约占散热系统热阻一半，尽管 如此，2)在冷却水进口温度不高于28°C，冷却水流量约150g/s、系统散热量为2400W时， 所有模块的内部发热元件附近温度在60°C以下，且两相回路散热系统的工作温度不超过 350C ；3)在各通道热载荷非平衡和上下蒸发段热载荷非平衡的情况下，系统在启动和变功 率工作状态下运行稳定，表明可满足一般的基站机柜散热需求；4)由于储液器使用了与两 相流体换热的结构，散热系统的工作点会随散热量和水温的变化自动调节，确保系统稳定 运行。特别是与专利200810198088图1所示的储液器结构相比，本实用新型散热系统的储 液器能更稳定地运行，并可带走更多的废热。通过改进，该系统的散热量还可以进一步提 尚ο以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施 例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求一种基于通讯机柜的板卡式换热的两相自然循环散热系统，其特征在于其包括收集废热的蒸发器，该蒸发器具有多块冷板，且每两块上下连接为串联通道，并通过下面的分液器和上面的集液器并联在一起；通过两相管道与上述集液器连接的储液器，该储液器分别具有换热管入口和换热管出口；与上述储液器的换热管出口连接的板式换热器，该板式换热器分别具有热端入口和热端出口，该板式换热器的热端出口分别与储液器的出口和分液器的入口连接；以及经水泵驱动冷却水从板式换热器的冷端入口注入、并从冷端出口流出的凉水塔循环冷却水系统。
2.根据权利要求1所述的两相自然循环散热系统，其特征在于所述储液器是由压力 容器、及穿过该压力容器的金属管道组成，该金属管道分别连接蒸发器的出口与板式换热 器的进口，该压力容器的一侧安装有一与回路连通的换液管；并且所述冷凝换热器使用时 位于蒸发器的上方。
3.根据权利要求2所述的两相自然循环散热系统，其特征在于所述压力容器内部的 管道外安装有可增加两相流体与压力容器内部工质的换热效率的散热翅片。
4.根据权利要求1所述的两相自然循环散热系统，其特征在于所述板式换热器冷端 进出口之间连接有一旁路，并通过流量调节阀，按冷端出口的水温调节流入板式换热器的 水流量。
5.根据权利要求1所述的两相自然循环散热系统，其特征在于所述水泵为变频水泵， 其按冷端出口的水温调节流入板式换热器的水流量。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的两相自然循环散热系统，其特征在于 所述蒸发器集热冷板内有S型金属管通过。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的两相自然循环散热系统，其特征在于 处于系统的最低点的分液器离蒸发器的入口距离至少10厘米。
专利摘要本实用新型是关于一种基于通讯机柜的板卡式换热的两相自然循环散热系统，包括收集废热的蒸发器，该蒸发器具有多块冷板，且每两块上下连接为串联通道，并通过下面的分液器和上面的集液器并联在一起；通过两相管道与上述集液器连接的储液器，该储液器分别具有换热管入口和换热管出口；与上述储液器的换热管出口连接的板式换热器，该板式换热器分别具有热端入口和热端出口，该板式换热器的热端出口与储液器的出口和分液器的入口连接；以及经水泵驱动冷却水从板式换热器的冷端入口注入、并从冷端出口流出的凉水塔循环冷却水系统。
文档编号H05K7/20GK201700120SQ20102022114
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者何振辉, 佟贵年, 刁向红, 周锦鹏, 钟法强, 黄臻成 申请人:中山大学