水冷型热管散热系统在数据中心的应用研究

发布时间：2017-06-10 04:09

  本文关键词：水冷型热管散热系统在数据中心的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息化时代高速发展,数据业务需求爆炸式增长,传统数据机房的制冷方式已经不能满足IT设备的扩展以及部署高密度计算机设备的散热需求。为解决当前数据中心存在的高能耗、能源利用效率低以及散热能力不足等问题,提出一种新型的数据中心散热解决方案-水冷型热管散热系统:即以“液冷为主、风冷为辅”的双通道的精准致冷系统,通过水冷型热管散热器将服务器内部主要发热元件的热量带到服务器外,经由板式换热器将热量传输至冷却塔,最后利用自然冷源进行冷却。针对曙光天阔I620-G15和华为Tecal RH2288服务器设计了水冷型热管散热器,其结构包括热管、水冷板和基板,并对各部件进行选型及制造工艺进行分析。通过对工作介质、吸液芯结构和蒸汽与液体流动压降的分析,选择以水作为工质、管径为8mm、齿数为68、壁厚为0.5mm,具有渗透率高的沟槽式热管。选择6061铝合金作为水冷板材质,采用真空钎焊工艺焊接,并进行泄露测试。最后通过回流焊工艺完成水冷型热管散热器的热管、水冷板和基板的连接。利用Icepak软件对服务器级水冷型热管散热系统和风冷型散热系统进行数值模拟分析与比较,在进水温度25℃、进水速度为0.2m/s的情况下,水冷型热管散热系统CPU最高温度低于50℃,CPU和硬盘温度降低20℃以上,内存温度降低10℃以上,并进行实验对比测试,进一步验证水冷型热管散热系统可行性和优越性。从水冷型热管散热器的工艺性和影响因素两方面,分析基板和热管的换热温差、水冷板进出水温差和CPU温度与环境温度、CPU负载、进水温度以及进水流量等因素的关系,并通过数学建模推导出他们之间的关联公式。最后,搭建了水冷型热管散热系统的的实验机房,对其能耗、PUE值和经济效益进行分析。实验结果表明:在数据中心中使用水冷型热管散热系统,不但可以消除服务器热岛效应,还可以提升单机架平均运行功率至25kW和机房装机密度增加200%以上,空调系统能耗约19.2%-30.6%,使PUE可以达到1.2以下。
【关键词】：服务器 散热 水冷 热管 Icepak PUE
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP308
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-30
• 1.1 引言10-15
• 1.2 国内外研究现状15-26
• 1.2.1 风冷散热系统15-20
• 1.2.2 液冷散热系统20-26
• 1.3 研究目标和研究内容26-29
• 1.3.1 选题来源26
• 1.3.2 研究目标26
• 1.3.3 研究内容及方法26-29
• 1.4 本章小结29-30
• 第二章 水冷型热管散热器结构及制造工艺研究30-48
• 2.1 水冷型热管散热器的结构简介30-32
• 2.2 水冷型热管散热器制造工艺32-47
• 2.2.1 热管的选型及制造工艺32-39
• 2.2.2 水冷板热设计与制造工艺39-44
• 2.2.3 水冷型热管散热器的焊接44-47
• 2.3 本章小结47-48
• 第三章 数据中心水冷型热管散热系统的数值模拟及实验分析48-69
• 3.1 风冷型散热系统和水冷型热管散热系统的数值模拟分析48-56
• 3.1.1 数值模拟步骤49-52
• 3.1.2 数值模拟结果52-56
• 3.2 风冷型散热系统和水冷型热管散热系统实验对比分析56-68
• 3.2.1 测试工具57
• 3.2.2 实验测试步骤57
• 3.2.3 测试结果57-68
• 3.3 本章小结68-69
• 第四章 水冷型热管散热器工艺性及影响因素分析69-88
• 4.1 水冷型热管散热器工艺性分析69-80
• 4.1.1 测试平台结构及原理69-72
• 4.1.2 基板与热管的换热温差分析72-76
• 4.1.3 水冷板进出水的换热温差分析76-80
• 4.2 水冷型热管散热系统影响因素分析80-87
• 4.3 本章小结87-88
• 第五章 数据中心水冷型热管散热系统节能性分析88-96
• 5.1 水冷型热管散热系统能耗分析88-89
• 5.2 水冷型热管散热系统PUE计算及测试89-94
• 5.2.1 水冷型热管散热系统理论PUE计算89-91
• 5.2.2 水冷型热管散热系统实验机房PUE测试91-94
• 5.3 水冷型热管散热系统效益分析94
• 5.4 本章小结94-96
• 结论96-98
• 参考文献98-104
• 附录104-114
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果114-117
• 致谢117-118
• 附件118

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