大功率高热流密度电子冷却系统的设计与研究

摘要

随着电子信息技术的高速发展，电子元件的尺寸越来越小，芯片的集成密度和工作频率不断提高，致使现代计算机呈现出大功率、高热流密度的特点。高性能计算机专用空调制冷系统作为机房环境控制的关键部分，其可靠性、稳定性和节能性越来越受到重视。
　　 根据某高性能计算机全天候温控的需要，进行了计算机专用空调制冷系统设计研究。介绍了计算机专用空调的发展背景和设计基础;调研了用户的应用环境、技术需求、应用对象的结构特点和热负荷状况，为空调系统的设计和优化提供了依据;从实际整体设计要求出发，结合国内外广泛使用的设计方法，优化了密闭机柜内水平送风的气流组织方案，并利用ANSYS软件进行密闭机柜内的气流流场模拟;根据设计对象特点，提出了采用3个制冷压缩机、“两用一备”、轮值运行的设计方案;在充分对各项参数计算的基础上，科学地选取了压缩机，确定了蒸发器和冷凝器的设计尺寸和结构形式。
　　 研究表明，设计方案特别适合高性能计算机全天候温控需要，达到高可靠性、高稳定性，并且使能源高效利用，节能降耗，节约用户运行成本。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 课题的研究背景

1．2．1 国家节能背景

1．2．2 机房空调的应用现状

1．3 课题概述

1．3．1 课题来源

1．3．2 课题研究概况

1．3．3 课题的设计目的及设计要求

1．3．4 课题的特点

1．4 本人承担的主要工作

第二章 机房空调设计概述

2．1 空调系统的分类

2．2 机房空调系统的特点

2．3 通信机房空调系统的设计要求

2．4 机房的负荷计算

2．5 机房空调系统的构成

第三章 气流组织设计与研究

3．1 气流组织的定义及重要性

3．2 气流组织常见种类及分析

3．3 几种气流组织方式的比较

3．4 气流组织的设计及模拟

3．4．1 气流组织方式的设计

3．4．2 气流组织方式的模拟

3．4．3 气流组织的设计优点

第四章 制冷系统设计

4．1 设计依据

4．2 设计基础

4．2．1 基本性能

4．2．2 工作环境条件

4．3 制冷系统结构设计

4．4 系统回油设计

4．5 热气旁通和喷液冷却的设计

4．5．1 热气旁通设计

4．5．2 喷液冷却设计

4．6 储液器与气液分离器的配置

4．6．1 储液器的配置

4．6．2 气液分离器的配置

第五章 制冷系统热力计算、压缩机选取及两器设计

5．1 制冷循环热力计算

5．1．1 工况设计

5．1．2 热力计算

5．2 压缩机的设计选取

5．2．1 采用数码涡旋压缩机的优点

5．2．2 采用“两用一备”的设计优点

5．3 冷凝器的设计计算(使用工况)

5．3．1 冷凝器设计参数

5．3．2 风量计算

5．3．3 冷凝器结构初步规划

5．3．4 计算空气侧换热系数α0及肋片效率

5．3．5 计算管内侧冷凝换热系数αi

5．3．6 计算传热系数及传热面积

5．3．7 冷凝器参数计算结果

5．4 蒸发器的设计计算(使用工况)

5．4．1 蒸发器的设计参数

5．4．2 蒸发器结构的初步规划

5．4．3 计算空气侧换热系数及肋片效率

5．4．4 管内R22蒸发时表面传热系数的计算

5．4．5 传热系数k0及传热温差Δtm的计算

5．4．6 蒸发器所需传热面积

5．4．7 蒸发器参数计算结果

5．5 计算结果分析和结论

5．5．1 冷凝器的结构设计

5．5．2 蒸发器的结构设计

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 对今后工作的展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文及参与申请的专利