泵驱动制冷剂冷板相变换热冷却性能的实验研究.pdf

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1、泵驱动制冷剂冷板相变换热冷却性能的实验研究泵驱动制冷剂冷板相变换热冷却性能的实验研究华南理工大学电力学院2023年04月05日1刘金平20232023年中国制冷展年中国制冷展绿色智慧数据中心冷却技术论坛绿色智慧数据中心冷却技术论坛目目录录1 1 概述概述2 2 高扩展倍率冷板换热性能实验高扩展倍率冷板换热性能实验3 3 铝板镶嵌铜管冷板换热性能实验铝板镶嵌铜管冷板换热性能实验4 4 小结小结1 1 概述概述1 1 概述概述1 1 概述概述减少环节，降低成本，减少能耗！减少环节，降低成本，减少能耗！液冷是可选择的技术路线之一液冷是可选择的技术路线之一环节多，成本高，能耗大！环节多，成本高，能耗大

2、！芯片元器件的耐温可适当提高芯片元器件的耐温可适当提高液冷解决方案主要采用三种技术路线：1）氟化液浸没式直接冷却氟化液浸没式直接冷却1 1 概述概述3）泵驱动的制冷剂泵驱动的制冷剂相变相变冷板冷板冷却冷却3-1）高扩展倍率冷板高扩展倍率冷板3-2）铝板镶嵌铜管冷板铝板镶嵌铜管冷板2）含水介质强迫对流换热含水介质强迫对流换热冷却冷却2.1 2.1 制冷剂相变冷板冷却换热性能计算制冷剂相变冷板冷却换热性能计算氟泵驱动制冷剂在冷板内的相变性能计算采用水平管内平均沸腾换热系数计氟泵驱动制冷剂在冷板内的相变性能计算采用水平管内平均沸腾换热系数计算公式算公式，见式见式（2-1）=0.4 0.40.6(2-

3、1)式中：式中：制冷剂沸腾换热系数制冷剂沸腾换热系数，W/（m2.）；物性系数物性系数，等于等于0.005730.8；液态制冷剂导热系数液态制冷剂导热系数，W/(m.)；液态制冷剂动力黏度液态制冷剂动力黏度，Pa.s；质量流率质量流率（kg/m2.s)；热热流流密度密度（W/m2)；当量当量内径内径（m)；2 2 高扩展倍率冷板换热性能实验高扩展倍率冷板换热性能实验2.1 2.1 制冷剂相变冷板冷却换热性能计算制冷剂相变冷板冷却换热性能计算表表2-1 氟泵驱动制冷剂在冷板内相变换热性能计算氟泵驱动制冷剂在冷板内相变换热性能计算序号名称（单位）数值序号名称（单位）数值1冷却模式1个冷板15矩形通

4、道个数72节点液冷散热功率（W）1000.016流量冗余倍数23工质R134a17质量流率（kg/m2s)60.444温度（）4518液相动力粘度l(m2/s)1.514E-045饱和压力（MPa）1.16019液相导热系数l（W/m）0.072576l（kg/m3）112520通道组数67气化潜热（kJ/kg）157.6221矩形通道长度（m）0.058质量流量（kg/s)0.006322加热表面积（m2)0.07149v（kg/m3）57.6623扩展倍率13.710气相体积流量（m3/s)1.10E-0424换热热流密度(W/m2)1400611液相体积流量（m3/s)5.64E-062

5、5物性系数A0.47312矩形通道高（m)0.01526b换热系数（W/m2.)329113矩形通道宽(m)0.00227换热温差（）4.2614矩形通道当量直径（m）0.0035328加热热流密度（W/m2）19.21042 2 高扩展倍率冷板换热性能实验高扩展倍率冷板换热性能实验2.2 2.2 制冷剂相变冷板冷却换热性能计算制冷剂相变冷板冷却换热性能计算结果分析结果分析氟泵驱动制冷剂在冷板内相变冷却是具有优势和值得关注的技术方向氟泵驱动制冷剂在冷板内相变冷却是具有优势和值得关注的技术方向1）氟泵驱动制冷剂冷板相变冷却具有换热系数大氟泵驱动制冷剂冷板相变冷却具有换热系数大：=329113.7

6、=45087（W/m2.)2 2 高扩展倍率冷板换热性能实验高扩展倍率冷板换热性能实验3）制冷剂在常压下的相变温度均远高于环境温度制冷剂在常压下的相变温度均远高于环境温度，万一泄漏万一泄漏，也会立刻气化也会立刻气化，且呈现电绝缘特性且呈现电绝缘特性。2）制冷剂相变潜热大制冷剂相变潜热大、需循环的制冷剂质量流量小需循环的制冷剂质量流量小，吸热时是沸腾换热吸热时是沸腾换热，不需不需要较高的流速要较高的流速，故在换热部分可设计阻力较小故在换热部分可设计阻力较小，尽管气化后体积流量增大尽管气化后体积流量增大，但已但已不在换热区域不在换热区域，可有更多的措施增大流通截面减小流动阻力和泵功耗可有更多的措施