用于浸没式冷却中的蒸汽管理的系统和方法与流程

用于浸没式冷却中的蒸汽管理的系统和方法


背景技术：

1.计算设备在使用期间会产生大量的热量。计算部件很容易受到热量的损害，并且通常需要冷却系统，以便在繁重的处理或使用负荷期间将部件温度维持在安全范围内。液体冷却可以有效地冷却组件，因为液体冷却流体具有比空气或气体冷却更多的热质量。通过允许汽化的液体从液体中上升，液体冷却流体可以保持在较低的温度。冷却液中的蒸汽会对冷却流体的冷却性能产生不利影响。


技术实现要素：

2.在一些实施例中，用于计算设备的热管理的系统包括浸没室、冷却流体、多个发热部件以及用于从冷却流体的冷却体积中移除蒸汽的装置。冷却流体被设置在浸没室中，并填充浸没室的至少一部分。多个发热部件被设置在冷却流体中，并被布置成串组。串组限定与多个发热部件接触以冷却多个发热部件的冷却流体的冷却体积。
3.提供本发明内容是为了以简化的形式引入一些概念，这些概念将在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在确定权利要求主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作确定权利要求主题的范围的帮助。
4.附加的特征和优点将在接下来的描述中阐述，并且部分特征和优点将从描述中显而易见，或可通过本文所教导的实践了解。本公开的特征和优点可以通过所附权利要求中特别指出的工具和组合来实现和获得。本公开内容的特点将从以下描述和所附权利要求中变得更加明显，或者可以通过下文所述的公开内容的实践来了解。
附图说明
5.为了描述可以获得本公开的上述引用的特征和其他特征的方式，将通过参考附图中说明的其具体实施例来进行更具体的描述。为了更好地理解，在各附图中，类似的元件被指定为类似的参考号。虽然有些附图可能是概念的示意性或夸张的表示，但至少有些附图可以按比例绘制。了解到附图描述了一些示例性实施例，将通过使用附图对实施例进行附加地具体和详细的描述和解释，其中：
6.图1是根据本公开的至少一个实施例的浸没式冷却系统的侧面示意图；
7.图2是根据本公开的至少一个实施例的图1的浸没式冷却系统在冷却流体汽化期间的侧面示意图；
8.图3是根据本公开的至少一个实施例的具有蒸汽扩散器的浸没式冷却系统的侧面示意图；
9.图4是根据本公开的至少一个实施例的具有本地热控制装置的浸没式冷却系统的侧面示意图；
10.图5是根据本公开的至少一个实施例的具有成核杆的浸没式冷却系统的侧面示意图；
11.图6是根据本公开的至少一个实施例的具有横向定位的热传递装置的浸没式冷却
系统的侧面示意图；以及
12.图7是根据本公开的至少一个实施例的具有横向移位的成串组的发热部件的浸没式冷却系统的侧面示意图。
具体实施方式
13.本公开总体上涉及用于电子设备或其他发热部件的热管理的系统和方法。浸没室包围在液体冷却流体中的发热部件，液体冷却流体从发热部件中传导热量以冷却发热部件。随着冷却流体从发热部件中吸收热量，冷却流体的温度升高，并且冷却流体可能汽化，从而将蒸汽引入冷却流体的液体中。
14.在一些实施例中，发热部件的热管理包括移除或管理发热部件附近的冷却流体的冷却体积中的蒸汽。随着冷却体积中蒸汽量的增加，冷却体积中的冷却流体的导热性和热质量也随之下降。由此产生的影响被称为干涸。干涸导致冷却体积的热管理能力下降，发热部件的温度可能以不希望的和/或不受控制的方式上升。
15.在一些实施例中，通过使用本文所述的系统和/或方法中的一个或多个，可以限制和/或防止干涸。冷却流体的汽化需要热能来克服汽化的潜热，从而除了液体冷却流体的对流冷却移除热能外，还允许一定量的汽化来移除热能。通过在不允许干涸条件发生的情况下允许一些汽化，可以改善热管理。
16.现在参考图1，根据本公开的浸没式冷却系统100包括腔室102，腔室102具有被设置在其中的冷却流体104。冷凝器106被设置在冷却流体104的顶部处，高于液体冷却流体108，并处于冷却流体104的蒸汽110中。冷凝器106将冷却流体104的部分蒸汽110冷却回到液相，以从系统中移除热能，并将冷却流体104重新引入液体冷却流体108的浸没槽112中。
17.在一些实施例中，液体冷却流体108的浸没槽112具有被设置在液体冷却流体108中的多个发热部件114。液体冷却流体108围绕着发热部件114，并且可以围绕着附接到发热部件114的其他物体或部件。在一些实施例中，在液体冷却流体108中，发热部件114被设置在一个或多个支撑部116上。支撑部116可以在液体冷却流体108中支撑一个或多个发热部件114，并允许冷却流体104在发热部件114周围移动。在一些实施例中，支撑部116是导热的，以传导来自发热部件114的热量。支撑部116可以增加有效的表面积，冷却流体104可以通过对流冷却从这里带走热量。在一些实施例中，一个或多个发热部件114包括附接到发热部件114的散热器或其他装置，以传导掉热能并有效增加发热部件114的表面积。
18.如前所述，将液体冷却流体转换为气相需要输入热能以克服汽化潜热，并且这可能是增加冷却流体的热容量和从发热部件中移除热量的有效机制。如图2所示，在传统的浸没式冷却系统100中，液体冷却流体108中的蒸汽泡118的形成并不均匀。在具有垂直排列的发热部件114的传统系统中，发热部件114的均等发热产生了沿发热部件114的垂直堆叠的冷却流体104的汽化。由于蒸汽泡118在液体冷却流体108中上升，在紧紧围绕发热部件的冷却流体104的区域中，因为液体冷却流体108在发热部件114附近汽化，蒸汽泡118在液体冷却流体中从较低位置上升，在垂直堆叠中较高的发热部件114经历了较高的汽液比。
19.在根据本公开内容的一些实施例中，用于计算设备的热管理的系统包括用于从紧紧围绕发热部件周围的冷却流体的冷却体积中移除蒸汽的一个或多个机制。冷却体积是紧紧围绕发热部件的冷却流体(包括液相和气相两者)的区域，并且负责发热部件的对流冷
却。在一些实施例中，冷却体积是指发热部件的5毫米(mm)内的冷却流体的体积。在一些实施例中，冷却体积是指垂直堆叠(支撑部和发热部件)的5毫米内的冷却流体的体积。在一些实施例中，冷却体积由围绕垂直堆叠中的每个垂直堆叠的垂直圆柱体限定，其中圆柱体的任何部分都不在发热部件的5毫米之内。
20.本文所述的浸没式冷却系统包括一个或多个机制，用于从冷却体积中移除蒸汽，并即使在发热部件以最大负荷运行时保持汽液比低于目标值。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持小于50％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持低于25％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持小于15％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持小于10％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持小于5％的蒸汽。
21.冷却流体的沸腾温度低于发热部件经历热损坏的临界温度。例如，发热部件可以是在100摄氏度(℃)以上经历热损坏的计算部件。在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于发热部件的临界温度。在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于约90℃；在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于约80℃；在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于约70℃。在一些实施例中，冷却流体包括水。在一些实施例中，冷却流体包括乙二醇。在一些实施例中，冷却流体包括水和乙二醇的组合。在一些实施例中，冷却流体是一种水溶液。在一些实施例中，冷却流体是一种电子液体，如3m公司提供的fc-72，或类似的非导电液体。在一些实施例中，被设置在冷却流体中的浸没式冷却系统的发热部件、支撑部或其他元件在其表面上具有成核点，这些成核点促进冷却流体的蒸汽泡在冷却流体的沸腾温度成核或低于该温度下成核。
22.在一些实施例中，浸没式冷却系统包括用于将蒸汽从冷却体积中置换出来以减少和/或保持汽液比的一个或多个机制。成角度的蒸汽扩散器可以被设置在浸没槽中发热部件中的一个或多个发热部件的上方。蒸汽扩散器相对于蒸汽流动方向(即，垂直向上)成一定角度，从而使得由于蒸汽的相对浮力而由发热部件产生的蒸汽泡在液体中上升时，蒸汽泡遇到成角度的蒸汽扩散器，并被沿横向方向推动。
23.在一些实施例中，至少一个蒸汽扩散器是平面的，其表面相对于穿过该表面的蒸汽流动方向以恒定角度定向。在一些实施例中，至少一个蒸汽扩散器具有多个表面(或弯曲的表面)，以便蒸汽扩散器的一部分以第一角度定向，并且蒸汽扩散器的一部分以不同的第二角度定向，以在不同的横向方向上引导蒸汽泡。在一些示例中，蒸汽扩散器是v形的，其中发热部件产生的蒸汽的一部分被沿第一横向方向引导，并且蒸汽的另一部分被沿第二横向方向引导。在一些实施例中，蒸汽扩散器将由相关联的发热部件产生的蒸汽中的所有蒸汽沿第一方向引导。在一些实施例中，蒸汽扩散器将蒸汽中大约一半的蒸汽沿第一方向引导，并且蒸汽中的一半蒸汽沿第二方向引导。
24.在一些实施例中，可以使用蒸汽扩散器的几何形状组合来将蒸汽泡分布在整个浸没室中并远离发热部件的垂直堆叠或串组。例如，蒸汽扩散器中的至少一个蒸汽扩散器可以相对于蒸汽流动方向以第一角度定向，而第二蒸汽扩散器可以相对于蒸汽流动方向以第二角度定向。在一些示例中，浸没式冷却系统包括具有单一平面的至少一个蒸汽扩散器和具有多个平面和/或弯曲表面的第二蒸汽扩散器。
25.现在参考图3，浸没式冷却系统200的一个实施例显示，在液体冷却流体208中，蒸汽扩散器220被设置在发热部件214中的至少一些发热部件214的上方和/或之间。发热部件214提高了邻近发热部件214的液体冷却流体208的温度，直到液体冷却流体208汽化成蒸汽泡218。蒸汽泡218在液体冷却流体208中上升，直到气泡遇到蒸汽扩散器，蒸汽扩散器将蒸汽泡218沿横向方向引导远离发热部件214(例如，在蒸汽流动方向上的)上方。
26.蒸汽扩散器可进一步在三个维度上在浸没室内的空间定向上变化。例如，在发热部件的串组中，第一发热部件可具有被设置在第一发热部件上方的第一蒸汽扩散器，并且该串组中被设置在第一发热部件上方的第二发热部件可具有被设置在第二发热部件上方的第二蒸汽扩散器。第一蒸汽扩散器和第二蒸汽扩散器可以相对于蒸汽流动方向以相同的角度(例如30
°
)定向，但沿不同的横向方向定向，例如第一蒸汽扩散器将蒸汽泡引向发热部件的串组的右侧，并且第二蒸汽扩散器将蒸汽泡引向发热部件的串组的左侧。在一些示例中，该串组中的其他蒸汽扩散器可以向前和/或向后引导蒸汽泡(与第一蒸汽扩散器和第二蒸汽扩散器正交)。
27.在一些实施例中，蒸汽扩散器在底侧上和顶侧上具有不同的纹理。例如，底侧可以是光滑的或比顶侧更光滑，以允许蒸汽泡沿着底侧无阻碍地流动。顶侧可以有不如底侧光滑的、更大的浮雕纹理，如成核点或波纹或不平整的纹理。有纹理的顶侧可以使上升的气泡被推开，在漂浮到蒸汽扩散器的边缘上或周围时不会被顶侧抓住。此外，有纹理的顶侧可以促使在顶侧形成的任何气泡更容易从顶侧释放出来，而不是一直困在顶侧的表面。在一些实施例中，蒸汽扩散器的边缘包括一个或多个释放特征，以促进气泡沿蒸汽流动方向向上释放，而不是粘附在或以其他方式留在边缘并阻碍流动。例如，释放特征可以包括限制旋涡形成的不平坦或不平直的边缘，因此气泡不会在边缘流动处被卷入旋涡并被卷到蒸汽扩散器的顶侧。
28.蒸汽扩散器允许浸没室从蒸汽流的向上方向改变蒸汽流的路径。通过引导蒸汽路径远离冷却体积，浸没式冷却系统可以控制冷却体积的汽液比，并提高冷却效率。热控制装置可以局部调整流体温度以控制冷却体积的汽液比并提高冷却效率。
29.在一些实施例中，微冷凝器被设置在液体冷却流体的浸没槽中。微冷凝器可以将冷却流体的温度降低到汽化温度以下，以便将浸没槽中的蒸汽冷凝回到液相。在一些实施例中，微冷凝器是固态冷却器，如珀尔帖冷却器。在一些实施例中，微冷凝器包括导管，以使二级冷却流体(例如制冷剂)移动通过微冷凝器，其中二级冷却流体具有比浸没槽的冷却流体更低的温度。在一些实施例中，微冷凝器距离发热部件的表面至少2毫米。
30.图4说明了浸没式冷却系统300的另一个实施例，其中蒸汽扩散器320与外侧堆叠上的发热部件314相邻设置，微冷凝器322与内侧堆叠上的发热部件314相邻设置。在一些实施例中，由外侧堆叠上的发热部件314产生的蒸汽泡318被引向微冷凝器322，然后微冷凝器322降低液体冷却流体308和蒸汽泡322的温度，以将蒸汽泡322冷凝回液体冷却流体308中。
31.在一些实施例中，可以通过对浸没室加压来调整冷却流体的汽化温度。例如，大多数流体表现出与压力增加相关联的汽化温度的增加。在一些实施例中，可以对冷却流体进行加压以提高汽化温度。在一些实施例中，冷却流体可以响应于干涸条件而动态加压。例如，汽化传感器，如测量冷却流体中光散射的光学传感器，可以测量汽液比。当汽液比超过阈值时，浸没室内的压力增加(以及冷却流体上的压力的相关联增加)会提高冷却流体的汽
化温度。虽然液体冷却流体随后可能进一步提高温度，暂时限制了冷却发热部件的效果，但汽化温度的提高可以限制蒸汽的形成并防止复合干涸效应。
32.在一些实施例中，可使用蒸汽扩散器、微冷凝器和其他装置的组合来控制冷却体积中的冷却流体的汽液比。例如，蒸汽扩散器可用于引导蒸汽远离发热部件并朝向微冷凝器。在其他示例中，蒸汽扩散器可将蒸汽引向成核杆或成核板，以促进冷却体积外的蒸汽泡的形成。这可以从液体冷却流体中移除热量，而不增加冷却体积中的汽液比。
33.图5说明了浸没式冷却系统400的示例，该系统将成核杆424横向置于发热部件414的串组之间。成核杆424促进发热部件414周围的液体冷却流体408中蒸汽泡418的形成。然后，蒸汽泡418可以沿着蒸汽流的方向上升通过液体冷却流体408，而不会遇到发热部件414。
34.在一些实施例中，应用于个别发热部件的热控制装置，例如散热器、冷却翅片、热管、蒸汽室或其他热传导装置可以促进液体冷却流体因浸没槽中在特定位置处的个别发热部件而汽化。图6说明了一个实施例，其中垂直堆叠中的第一发热部件514-1具有第一传热装置526-1，第一传热装置526-1具有第一宽度528-1。第一传热装置526-1将能量横向传递给散热器530-1或其他装置，以促进在远离第一发热部件514-1第一宽度528-1的第一横向位置处形成蒸汽泡518。在垂直堆叠中被设置在第一发热部件上方的第二发热部件514-2具有第二传热装置526-2，第二传热装置526-2具有第二宽度528-2。第二传热装置526-2在第二宽度处促进蒸汽形成，使得第二散热器530-2不在第一传热装置526-1或第一散热器530-1的汽化路径中。因此，促进冷却流体508的汽化，而不产生对后续发热部件、传热装置或散热器的干涸效应。
35.在另一个示例中，该发热部件的串组可以被设置在冷却流体中，使得该串组中的每个发热部件从前一个发热部件横向移位。在一些实施例中，该串组与蒸汽流动方向成角度定向，使该串组中的每个发热部件在不同的垂直蒸汽路径中汽化冷却流体。在密闭的冷却系统中，蒸汽扩散器可以将每个串组彼此隔开，以防止第一串组的发热部件产生的蒸汽导致第二串组的发热部件中的干涸。
36.图7表示浸没式冷却系统600的一个实施例，该浸没式冷却系统600具有以成角度的串组布置的多个发热部件614。每个串组与蒸汽流动方向成一定角度定向，这样，第一发热部件614-1和第二发热部件614-2在横向上不相互重叠(例如，来自第一发热部件614-1的垂直流动路径不与第二发热部件614-2重合)。由第一发热部件614-1的热量产生的蒸汽泡618在液体冷却流体608中向上升起。在一些实施例中，蒸汽扩散器620可以引导蒸汽泡618远离其他串组的发热部件614，并限制和/或防止对邻近串组的干涸效应。
37.在具有包括计算部件的发热部件的浸没式冷却系统的实施例中，类似的计算部件可以被聚集成堆叠或串组。例如，发热部件的第一个串组可以是图形处理单元(gpu)，并且发热部件的第二个串组可以是中央处理单元(cpu)。在其他示例中，第一浸没式冷却系统容纳gpu，并且第二浸没式冷却系统容纳cpu。工业实用性
38.本公开总体上涉及用于电子设备或其他发热部件的热管理的系统和方法。浸没室包围在液体冷却流体中的发热部件，液体冷却流体从发热部件中传导热量以冷却发热部件。随着冷却流体从发热部件中吸收热量，冷却流体的温度升高，冷却流体可能汽化，从而
将蒸汽引入冷却流体的液体中。
39.在一些实施例中，发热部件的热管理包括移除或管理发热部件附近的冷却流体的冷却体积中的蒸汽。随着冷却体积中蒸汽量的增加，冷却体积中的冷却流体的导热性和热质量也随之下降。由此产生的影响被称为干涸。干涸导致冷却体积的热管理能力下降，发热部件的温度可能以不希望的和/或不受控制的方式上升。
40.在一些实施例中，通过使用本文所述的系统和/或方法中的一个或多个，可以限制和/或防止干涸。冷却流体的汽化需要热能来克服汽化潜热，从而除了液体冷却流体的对流冷却来移除热能外，还允许一定量的汽化来移除热能。通过在不允许干涸条件发生的情况下允许一些汽化，可以改善热管理。
41.根据本公开的浸没式冷却系统包括腔室，腔室具有被设置在其中的冷却流体。冷凝器被设置在冷却流体的顶部处，高于液体冷却流体，并处于冷却流体的蒸汽区中。冷凝器将冷却流体的部分蒸汽冷却回到液相，以从系统中移除热能，并将冷却流体重新引入液体冷却流体的浸没槽中。
42.在一些实施例中，液体冷却流体的浸没槽具有设置在液体冷却流体中的多个发热部件。液体冷却流体围绕着发热部件，并且可以围绕着附接到发热部件的其他物体或部件。在一些实施例中，在液体冷却流体中，发热部件被设置在一个或多个支撑部上。支撑部可以在液体冷却流体中支撑一个或多个发热部件，并允许冷却流体在发热部件周围移动。在一些实施例中，支撑部是导热的，以传导来自发热部件的热量。支撑部可以增加有效的表面积，冷却流体可以通过对流冷却从这里带走热量。在一些实施例中，一个或多个发热部件包括附接到发热部件的散热器或其他装置，以传导掉热能并有效增加发热部件的表面积。
43.如前所述，将液体冷却流体转换为气相需要输入热能以克服汽化潜热，并且这可能是增加冷却流体的热容量和从发热部件移除热量的有效机制。在传统的浸没式冷却系统中，液体冷却流体中的蒸汽泡的形成并不均匀。在具有垂直排列的发热部件的传统系统中，发热部件的均等发热产生了沿发热部件垂直堆叠的冷却流体汽化。由于蒸汽在液体冷却流体中上升，在紧紧围绕发热部件的冷却流体的区域中，因为液体冷却流体在发热部件附近汽化，蒸汽泡在液体冷却流体中从较低位置上升，在垂直堆叠中较高的发热部件经历了较高的汽液比。
44.在根据本公开内容的一些实施例中，用于计算设备的热管理的系统包括用于从紧紧围绕发热部件周围的冷却流体的冷却体积中移除蒸汽的一个或多个机制。冷却体积是紧紧围绕发热部件的冷却流体(包括液相和气相两者)的区域，并且负责发热部件的对流冷却。在一些实施例中，冷却体积是指发热部件的5毫米(mm)内的冷却流体体积。在一些实施例中，冷却体积是指垂直堆叠(支撑部和发热部件)的5毫米内的冷却流体的体积。在一些实施例中，冷却体积由围绕垂直堆叠中的每个垂直堆叠的垂直圆柱体限定，其中圆柱体的任何部分都不在发热部件的5毫米之内。
45.本文所述的浸没式冷却系统包括一个或多个机制，用于从冷却体积中移除蒸汽，并即使在发热部件以最大负荷运行时保持汽液比低于目标值。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持小于50％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持低于25％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持小于15％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却
体积保持小于10％的蒸汽。在一些实施例中，当发热部件以最大负荷运行时，冷却体积保持小于5％的蒸汽。
46.冷却流体的沸腾温度低于发热部件经历热损坏的临界温度。例如，发热部件可以是在100摄氏度(℃)以上经历热损坏的计算部件。在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于发热部件的临界温度。在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于约90℃；在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于约80℃；在一些实施例中，冷却流体的沸腾温度低于约70℃。在一些实施例中，冷却流体包括水。在一些实施例中，冷却流体包括乙二醇。在一些实施例中，冷却流体包括水和乙二醇的组合。在一些实施例中，冷却流体是一种水溶液。在一些实施例中，冷却流体是一种电子液体，如3m公司提供的fc-72，或类似的非导电液体。在一些实施例中，被设置在冷却流体中的浸没式冷却系统的发热部件、支撑部或其他元件在其表面上具有成核点，这些成核点促进冷却流体的蒸汽泡在冷却流体的沸腾温度或低于冷却流体的沸腾温度下成核。
47.在一些实施例中，浸没式冷却系统包括用于将蒸汽从冷却体积中置换出来以减少和/或保持汽液比的一个或多个机制。成角度的蒸汽扩散器可以设置在浸没槽中发热部件中的一个或多个发热部件的上方。蒸汽扩散器相对于蒸汽流动方向(即，垂直向上)成一定角度，从而使得由于蒸汽的相对浮力而由发热部件产生的蒸汽泡在液体中上升时，蒸汽泡遇到成角度的蒸汽扩散器，并被沿横向方向推动。
48.在一些实施例中，至少一个蒸汽扩散器是平面的，其表面相对于穿过该表面的蒸汽流动方向以恒定角度定向。在一些实施例中，至少一个蒸汽扩散器具有多个表面(或弯曲的表面)，以便蒸汽扩散器的一部分以第一角度定向，蒸汽扩散器的一部分以不同的第二角度定向，以在不同的横向方向上引导蒸汽泡。在一些示例中，蒸汽扩散器是v形的，其中发热部件产生的蒸汽的一部分被沿第一横向方向引导，并且蒸汽的另一部分被第二横向方向引导。在一些实施例中，蒸汽扩散器将由相关联的发热部件产生的蒸汽中的所有蒸汽沿第一方向引导。在一些实施例中，蒸汽扩散器将蒸汽中大约一半的蒸汽沿第一方向引导，并且蒸汽中的一半沿第二方向引导。
49.在一些实施例中，可以使用蒸汽扩散器的几何形状的组合来将蒸汽泡分布在整个浸没室中，并远离发热部件的垂直堆叠或串组。例如，蒸汽扩散器中的至少一个蒸汽扩散器可以相对于蒸汽流动方向以第一角度定向，而第二蒸汽扩散器可以相对于蒸汽流动方向以第二角度定向。在一些示例中，浸没式冷却系统包括具有单一平面的至少一个蒸汽扩散器和具有多个平面和/或弯曲表面的第二蒸汽扩散器。
50.蒸汽扩散器可进一步在三个维度上在浸没室内的空间定向上变化。例如，在发热部件的串组中，第一发热部件可具有被设置在第一发热部件上方的第一蒸汽扩散器，并且该串组中被设置在第一发热部件上方的第二发热部件可具有被设置在第二发热部件上方的第二蒸汽扩散器。第一蒸汽扩散器和第二蒸汽扩散器可以相对于蒸汽流动方向以相同的角度(例如30
°
)定向，但沿不同的横向方向定向，例如第一蒸汽扩散器将蒸汽泡引向发热部件的串组的右侧，并且第二蒸汽扩散器将蒸汽泡引向发热部件的串组的左侧。在一些示例中，该串组中的其他蒸汽扩散器可以向前和/或向后引导蒸汽泡(与第一蒸汽扩散器和第二蒸汽扩散器正交)。
51.在一些实施例中，蒸汽扩散器在底侧上和顶侧上具有不同的纹理。例如，底侧可以
是光滑的或比顶侧更光滑，以允许蒸汽泡沿着底侧无阻碍地流动。顶侧可以有不如底侧光滑的、更大的浮雕纹理，如成核点或波纹或不平整的纹理。有纹理的顶侧可以使上升的气泡被推开，在漂浮到蒸汽扩散器的边缘上或周围时不会被顶侧抓住。此外，有纹理的顶侧可以促使在顶侧形成的任何气泡更容易从顶侧释放出来，而不是一直困在顶侧的表面。在一些实施例中，蒸汽扩散器的边缘包括一个或多个释放特征，以促进气泡沿蒸汽流动方向向上释放，而不是粘附在或以其他方式留在边缘并阻碍流动。例如，释放特征可以包括限制旋涡形成的不平坦或不平直的边缘，因此气泡不会在边缘流动处被卷入旋涡并被卷到蒸汽扩散器的顶侧。
52.蒸汽扩散器允许浸没室从蒸汽流的向上方向改变蒸汽流的路径。通过引导蒸汽路径远离冷却体积，浸没式冷却系统可以控制冷却体积的汽液比，并提高冷却效率。热控制装置可以局部调整流体温度以控制冷却体积的汽液比并提高冷却效率。
53.在一些实施例中，微冷凝器被设置在液体冷却流体的浸没槽中。微冷凝器可以将冷却流体的温度降低到汽化温度以下，以便将浸没槽中的蒸汽冷凝回到液相。在一些实施例中，微冷凝器是固态冷却器，如珀尔帖冷却器。在一些实施例中，微冷凝器包括导管，以使二级冷却流体(例如制冷剂)移动通过微冷凝器，其中二级冷却流体具有比浸没槽的冷却流体更低的温度。在一些实施例中，微冷凝器距离发热部件的表面至少2毫米。
54.在一些实施例中，可以通过对浸没室加压来调整冷却流体的汽化温度。例如，大多数流体表现出与压力增加相关联的汽化温度的增加。在一些实施例中，可以对冷却流体进行加压以提高汽化温度。在一些实施例中，冷却流体可以响应于干涸条件而动态加压。例如，汽化传感器，如测量冷却流体中光散射的光学传感器，可以测量汽液比。当汽液比超过阈值时，浸没室内的压力增加(以及冷却流体上的压力的相关联增加)会提高冷却流体的汽化温度。虽然液体冷却流体随后可能进一步提高温度，暂时限制了冷却发热部件的效果，但汽化温度的提高可以限制蒸汽的形成并防止复合干涸效应。
55.在一些实施例中，可使用蒸汽扩散器、微冷凝器和其他装置的组合来控制冷却体积中的冷却流体的汽液比。例如，蒸汽扩散器可用于引导蒸汽远离发热部件并朝向微冷凝器。在其他示例中，蒸汽扩散器可将蒸汽引向成核杆或成核板，以促进冷却体积外的蒸汽泡的形成。这可以从液体冷却流体中移除热量，而不增加冷却体积中的汽液比。
56.在一些实施例中，应用于个别发热部件的热控制装置，例如散热器、冷却翅片、热管、蒸汽室或其他热传导装置可以促进液体冷却流体因浸没槽中在特定位置处的个别发热部件而汽化。例如，垂直堆叠中的第一个发热部件可以第一传热装置，第一传热装置具有第一宽度。第一传热装置将能量横向传递给散热器或其他装置，以促进在远离第一发热部件第一宽度的第一横向位置处形成蒸汽。在垂直堆叠中被设置在第一发热部件上方的第二发热部件具有第二传热装置，第二传热装置具有第二宽度。第二传热装置在第二宽度处促进蒸汽的形成，使得第二传热装置不在第一传热装置的蒸汽路径中。因此，促进冷却流体的汽化，而不会对后续的热传递装置产生干涸效应。
57.在另一个示例中，该发热部件的串组可以被设置在冷却流体中，使得该串组中的每个发热部件从前一个发热部件横向移位。在一些实施例中，该串组与蒸汽流动方向成角度定向，使该串组中的每个发热部件在不同的垂直蒸汽路径中汽化冷却流体。在密闭的冷却系统中，蒸汽扩散器可以将每个串组彼此隔开，以防止第一串组的发热部件产生的蒸汽
导致第二串组的发热部件中的干涸。
58.在具有包括计算部件的发热部件的浸没式冷却系统的实施例中，类似的计算部件可以被聚集成堆叠或串组。例如，发热部件的第一个串组可以是图形处理单元(gpu)，并且发热部件的第二个串组可以是中央处理单元(cpu)。在其他示例中，第一浸没式冷却系统容纳gpu，并且第二浸没式冷却系统容纳cpu。
59.本公开内容涉及根据至少以下条款中提供的示例，从冷却体积中移除蒸汽并将汽液比维持在目标值以下的系统和方法：1.一种用于计算设备热管理的系统，包括：浸没室；冷却流体，填充该浸没室的至少一部分。多个发热部件，设置在冷却流体中，并被布置成串组，其中该串组限定与多个发热部件接触以冷却多个发热部件的冷却流体的冷却体积；以及用于从冷却流体的冷却体积中移除蒸汽的装置。2.根据条款1的系统，其中用于移除蒸汽的装置包括蒸汽扩散器。3.根据条款1或2的系统，其中用于移除蒸汽的装置包括热控制装置。4.根据条款3的系统，其中该热控制装置是冷凝器杆。5.根据任一前述条款的系统，其中移除蒸汽的装置包括冷却体积外步的成核源。6.根据任一前述条款的系统，其中冷却流体包括乙二醇。7.根据任一前述条款的系统，还包括设置在浸没室中和冷却流体外的冷凝器。8.根据任一前述条款的系统，其中浸没室被加压到高于大气压。9.根据任一前述条款的系统，其中多个发热部件中的至少一个发热部件包括设置在冷却流体中的散热器。10.根据条款9的系统，其中第一发热部件具有第一散热器，第一散热器具有第一宽度，并且第二发热部件在蒸汽流动方向上被设置在第一发热部件上方，第二发热部件具有第二散热器，第二散热器的第二宽度小于第一宽度。11.根据任一前述条款的系统，该冷却流体的沸点低于90℃。12.根据任一前述条款的系统，多个发热部件包括发热部件的垂直堆叠，其中发热部件的垂直堆叠由中央处理单元组成。13.根据任一前述条款的系统，其中冷却体积中的平均液汽比在5％和50％之间。14.根据任一前述条款的系统，其中冷却体积在串组的5毫米以内。15.根据任一前述条款的系统，其中该串组与蒸汽流动方向成角度地定向。
60.术语“一”、“一个”和“所述”意指存在前面描述中的一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意在包含，并意味着可能存在除所列元件之外的附加元件。此外，应该理解的是，提及本公开内容的“一个实施例”或“实施例”并不意味着排除同样包含所提及特征的其他实施例的存在。例如，在此描述的与一个实施例有关的任何元件可以与在此描述的任何其他实施例的任何元件结合。本文所述的数字、百分比、比率或其他数值旨在包括该数值、以及本公开的实施例所涵盖的本领域普通技术人员可以理解的“约”或“大约”所述数值的其他数值。因此，所述值应被广义地解释为包括至少足够接近所述值以执行所需功能或实现所需结果的值。所述值至少包括在合适的制造或生产过程中预期的变化，并且可以包
括在所述值的5％以内、1％以内、0.1％以内或0.01％以内的值。
61.本领域的普通技术人员鉴于本公开内容应认识到，等效结构并不偏离本公开内容的精神和范围，并且在不偏离本公开内容的精神和范围的情况下，可对此处公开的实施例进行各种改变、替换和改动。同等结构，包括功能性的“装置加功能”条款，旨在涵盖本文描述的执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等同物，以及提供相同功能的等同结构两者。申请人的明确意图是，除了那些“用于
…
的装置”与相关功能一起出现的权利要求，不对任何权利要求援引装置加功能或其他功能要求。落入权利要求书的含义和范围内的对实施例的每一个增加、删除和修改都将包含在权利要求书中。
62.应该理解，前面描述中的任何方向或参考框架只是相对方向或运动。例如，对“前”和“后”或“上”和“下”或“左”和“右”的任何提及只是对相关元件的相对位置或运动的描述。
63.在不背离其精神或特征的情况下，本公开内容可以以其他具体形式体现出来。所描述的实施例应被视为说明性的而不是限制性的。因此，本公开的范围是由所附的权利要求书而不是由上述描述来表示。在权利要求书的含义和等效范围内的变化将被纳入其范围。