分离式热管应用于数据中心冷却的研究综述

综述了分离式热管应用于数据中心冷却方面的研究。介绍了目前数据中心冷却技术的发展,论述了利用自然冷源冷却的分离式热管技术是当下数据中心冷却系统节能的一大重要方向,并从机房级热管系统、机柜级热管系统和芯片级热管系统三方面综合论述了国内外对于分离式热管应用于数据中心冷却技术的研究成果。最后,从工质和余热回收角度对分离式热管数据中心冷却技术做出了展望,可以从化工技术的角度探索性能更加优异的传热和余热储能工质。

数据中心冷却用动力型热管的实验研究

为研究用于数据中心的动力型热管系统性能,本文在焓差法实验室对三类压缩机性能进行了实验研究,结果表明:1)带气泵功能的压缩机具备低压缩比运行能力,可根据室外环境温度以及室内负荷不同分别切换不同工作模式,简化系统配置,具有很好节能效益,其中变频转子压缩机COP可以超过20,变频涡旋压缩机COP接近20,可以较好的替代液泵;2)中小型机房空调领域,综合利用气相动力型热管与压缩制冷技术,拓宽了自然冷却利用时间,全年能效比AEER远高于常规机房空调,配合运用地域性风冷、水冷、蒸发冷等节能方式,为现代数据中心节能减排提供了新的思路;3)大型数据中心空调领域,磁悬浮压缩机COP超过20,具有较高的节能效益,但与液泵相比仍具有一定差距,同时离心式压缩机作为气泵运用存在循环不畅的现象,需要液泵进行压头补偿。

数据中心冷却系统多级传热温差分析

数据中心冷却系统将IT器件的产热散发到室外环境中去要经过多级传热,本文采用[火积]与温差的方法对多级传热进行分析,结论如下:数据中心冷却为在一定温差ΔT驱动下利用载体将芯片散发的热量搬运到室外的过程,过程中存在着热量采集/传热温差ΔT1损失以及冷源系统排热温差ΔT2损失;通过减小芯片散热损失,降低气流掺混损失与换热器损失,降低总传热温差ΔT,实现空调系统充分利用自然冷源,运行在完全自然冷却区;当空调系统在完全自然冷却区域运行热管模式时,重力热管COP最高,液泵热管次之,一般高达40~80,甚至超过400,气泵热管最低,并且气泵是现有制冷压缩机COP最高点,可达15~30;当室内外温差小于ΔT2时,利用补偿温差原理使得制冷循环更加接近热管循环,实现制冷系统最低能耗运行,为数据中心冷却系统节能减排优化提供新的方法。

数控机床中心冷却压力自动调整的方法

介绍了利用宏程序功能判断所使用刀具直径的大小,并且根据刀具补偿的大小,确定冷却回路的压力,把冷却压力分成3档,从而不需操作工反复调整压力大小。

立式加工中心冷却系统故障分析及解决方案

实际应用中,机床难免会出现故障,因此完善并提升机床维修技术显得十分重要。本文将以铁王数控VJ850L型加工中心为例,对加工中心冷却系统常见的一些故障进行分析探讨,并给出实际可操作的解决方案。

不同冷却方式对中心锥冷却效果的影响

为研究不同冷却方式对航空发动机中心锥冷却效果的影响,建立了发动机低压涡轮后部件的物理模型,采用流固耦合的方法计算得到中心锥表面温度分布,重点研究了在不同冷却方式下冷却流量比、锥面气膜入射角度等参数对冷却效果的影响。研究表明:腔体引气对中心锥前段与末端的冷却效果较好,对中段双排孔之前部分的冷却效果较差,在有限范围内增加冷却空气流量能够提高冷却效果;当流量比不变时,采用腔体引气/锥面气膜结合方式时中段双排孔之前锥面温度比仅采用腔体引气冷却时降低了40%。

气膜孔布置形式对发动机中心锥冷却与红外抑制特性的影响

对发动机中心锥的红外抑制技术开展数值研究,在中心锥上采取气膜冷却技术,比较了不同气膜孔布置形式对冷却与红外抑制特征的影响。外涵低温气流通过支板引入中心锥,在锥体前端形成气膜覆盖,使支板与中心锥壁面得到了有效冷却。研究发现,采用气膜冷却后,喷管腔体壁面温度显著降低,中心锥与支板的壁面温度降低13.5%和14.6%。3～5 m波段上红外辐射得到有效抑制,喷管正后方最大降低41%,0～30范围内红外辐射特征得到显著抑制。

加力隔热屏及中心锥冷却对二元收扩排气系统红外抑制效果数值分析

针对涡扇发动机二元收扩(2D C-D)排气系统,数值探究了加力隔热屏与中心锥气膜冷却对热部件温度的影响,并揭示了冷却措施对排气系统的红外抑制作用以及随之引起的推力系数变化。结果表明:对加力隔热屏开气膜孔可有效降低隔热屏温度,其峰值最大降低10.3%,且加力隔热屏结构、气膜孔倾角不同均会影响内外涵流量分配;加力隔热屏气膜冷却主要抑制30°~75°的红外辐射,辐射强度可降低8%~25%,但同时推力系数最高降低5.3×10^(-3)。对加力隔热屏与中心锥采取联合气膜冷却后,中心锥表面温度明显降低,0°~10°的红外抑制作用效果显著,辐射强度降幅最高达31.3%,随之引起的推力系数损失不超过3.0×10^(-3)。

堆芯应急冷却热块再淹没过程实验研究

实验模拟核反应堆堆芯失水后堆芯熔融物和被加热压力容器壁等热块再淹没时的应急冷却过程。实验研究发现,液滴飞溅对热块钢板起到了预冷作用,在淹没液位上升的过程中,热块纵向导热越来越强,被淹没位置具有很高的中心冷却速率;热块被淹没位置的中心冷却速率并不随浸没速率单调变化,而是在一定区间内呈起伏变化,这说明在某个淹没速率下存在一个最小中心冷却速率的区间,因此在进行应急冷却时要避免这个区间;在高温情况下,冷却的初始温度对中心冷却速率影响不大。

基于人工智能算法的数据中心机房气流组织温度预测研究

在数据中心的总能耗中,制冷装置的能耗占50%。在中国提出“双碳”目标的背景下,设计建造智能数据中心,采取局部制冷的方式对降低制冷所需能耗,进而降低数据中心总能耗以及碳排放具有十分重要的意义。为达成这一目标,需要一种能够快速预测局部热点的方法。传统计算流体力学方法虽然也能实现预测,但对算力和运算时间都要求较高。因此,提出一种使数据中心走向智能化的关键技术,即在已知空调温度、机柜功率等参数下,对数据中心的温度场进行快速而准确的预测,它是智慧数据中心的重要组成部分。

数据中心多尺度热管理策略综述

本文从数据中心节能角度、多尺度多模式方面针对降低数据中心的能耗,梳理了机房级、机架级和芯片级冷却的技术进展以及各自特点,总结了目前对数据中心已有的冷却技术发展现状,概述了数据中心目前应用的冷却技术特点和未来的研究趋向。结果表明,芯片级冷却比机房级冷却平均能耗约降低73%,通过对数据中心进行气流组织路线优化,以及液冷门、热管微通道和拓扑结构等的优化,可以增强17.0%~59.7%的冷却能力。

冷却条件对预烤冷冻面包面团品质的影响

通过对预烤冷冻面包面团影响因素的研究,确定不同冷却条件下的参数。结果表明,冷却温度,冷却中心温度两个因素的过高或过低会导致面包表皮脱落,使预烤面包品质降低,复焙烤出的面包品质不佳;在35℃冷却中心温度,85%冷却湿度下将面包冷却,复烤出的面包品质好,表皮脱落现象不明显。

数据中心用热管空调系统研究进展

针对回路热管机房空调在数据中心冷却中的适用性问题,总结了数据中心用回路热管空调系统最新研究进展,对比分析了重力型、气相动力型和液相动力型3种回路热管机房空调系统,并介绍了3种回路热管自然冷却与蒸气压缩主动制冷相结合的一体式机房空调系统的构成方式与运行性能,结果表明3种回路热管在不同的应用场景下都具有良好的节能效果:从驱动方式而言重力热管节能效果最优;从使用地区而言,寒冷地区优于温和地区;蒸气压缩/回路热管一体式机房空调系统全年能效比可以达到10.0以上,年均可节能30%左右。并指出了该技术所需关注的技术问题,为其在数据中心冷却系统节能领域的研究与应用提供参考。

数据中心用分流管流量均匀性及阻力特性的数值研究

数据中心冷却系统是数据中心能耗最大的辅助设备,可占其整体能耗40%以上。为有效提升数据中心冷却系统能效,各种新型冷却方案层出不穷,冷板式液冷技术更是解决数据中心内高热流密度芯片散热的有效手段。冷量分配单元(Coolant distribution unit-CDU)是冷板液冷技术的关键部件,决定了冷量分配的均匀性和经济性。为保障机柜整体的运行稳定性,CDU所设计的冷量分配必须是使最少制冷量的支路也可满足高热密度芯片的散热需求。本文以某一型号的数据机房CDU的分流管作为研究对象,通过数值模拟的方式,以分流管的流量分配均匀性、系统阻力作为分流管性能的评价指标,探究主管断面边长和支管管径对分流管性能的影响,并通过调整合适的主管和支管管径实现流量均匀分配的目的。

数据中心余热利用现状及其跨季储热前景分析

我国数据中心产业快速发展,其能耗及余热回收利用技术日益受到关注。分析数据中心的能耗特点及冷却方法,详细介绍不同数据中心余热回收利用技术,讨论有效和经济合理的回收利用数据中心余热的方式,进一步对数据中心余热用于跨季节相变储热的应用前景进行深入研究。结果表明,数据中心排热量大且稳定,跨季节相变储热能够提高余热利用率,解决供暖在时间、空间上的供需不匹配问题,有效保障全年供热的平稳。

重力对新型大功率环路热管传热性能影响的实验研究

针对数据中心冷却引发的巨大能耗问题,提出一种可用于数据中心服务器冷却的大功率空冷式环路热管。通过大量对比实验,探究重力对该环路热管传热性能的影响。实验结果表明,所提出的梯度毛细结构以及对回流液体再冷却的方法能够有效改善大功率环路热管在不同重力模式下的传热性能。经过结构优化后的环路热管在重力辅助模式下的最大传热能力达950 W,对应的系统总热阻低至0.1℃/W,且成功实现了逆重力模式下的运行。

三维脉动热管耦合相变材料的传热与节能特性研究

为研究三维脉动热管与相变材料耦合系统的传热与节能特性,本文搭建了三维脉动热管/相变材料耦合模块实验台,使用甲醇、乙醇和丙酮3种工质对充液率为34%、44%的三维脉动热管进行研究,建立了耦合模块的热阻模型,定义了耦合模块的热阻变化率;研究了在变送风温度(3~9 m/s)和速度(20~26℃)条件下耦合模块的热阻变化规律和节能特性。结果表明:耦合模块的热阻随送风温度的升高而增大,随送风速度的增大而减小;充液率为34%的耦合模块热阻变化率大于充液率为44%的耦合模块热阻变化率,甲醇工质在80 W和120 W加热功率下的热阻变化率分别为48.2%和48.7%,均高于相同条件下的乙醇和丙酮工质;与数据中心传统冷却方式相比,在80 W加热功率下,制冷系统的风机和IT设备的芯片每年可分别节能143.61 kW·h和176.82 kW·h。

气膜孔排布对排气系统中心锥冷却和红外辐射特性的影响

运用计算流体力学/红外辐射（CFD/IR）的数值模拟方法,以涡扇发动机排气系统为原型,对中心锥表面气膜冷却方案进行了数值研究,并揭示了中心锥冷却对红外辐射特征的作用效果.研究表明：气膜冷却中心锥可有效降低中心锥表面的温度,抑制排气系统在0°~15°范围内的红外辐射.在所研究的诸多方案中,与无冷却的涡扇排气系统相比,中心锥表面温度可以降低282K,0°方向上可降低总体红外辐射约57%.

Analysis of Cooling Characteristics in Datacenter Using Outdoor Air Cooling

Advancement of the information society has proceeded with the development of information and communication technology, and a demand on a data center has increased. In such a situation, the number of servers is increasing in a data center. Thus, the heat density in a data center is much higher than that of usual offices. And typically, almost 40% of the total power consumption is used for cooling servers in a data center. Thus, cooling effectiveness is one of the most important factors in evaluating the value of the data center. The data center taken up in this paper is located in Ishikari, where is a cold district in Japan. Using the cool outdoor air for cooling servers helps us to cut the power consumption for cooling. This paper first assesses the efficiency of Ishikari data center measuring the temperature of seven parts in a building where the cooling air flowing. Second, this paper describes the most efficient method for the operation and estimates 1.11 of PUE （power usage effectiveness）.

稀土高铬镍多元合金高温耐磨钢在氧化铝气态悬浮焙烧炉上的试用

通过稀土高铬镍多元合金高温耐磨钢在氧化铝气态悬浮焙烧炉CO1、CO2冷却旋风中心筒上的应用试验,表明该材料具有高耐磨性,高热强性,高抗氧化性的优点,是目前氧化铝气态焙烧炉CO1、CO2冷却旋风中心筒较为理想的使用材料。用其取代现用的不锈钢材质,可以有效提高CO1、CO2冷却旋风中心筒的使用寿命,降低检修费用,减少职工劳动强度。