[发明专利]一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统

说明书

本申请公开了一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，该系统包括：冷凝器，刀壳流道以及浸没射流装置；冷凝器的输入端连接于服务器刀片的汽液出口，冷凝器的输出端连接于服务器刀片的液体进口，液体进口通过刀壳流道连接于浸没射流装置，冷凝器用于对吸热汽化后的冷媒进行冷凝液化，并将冷凝液化后的冷媒输送至浸没射流装置；浸没射流装置设置于发热元件的对侧，浸没射流装置中设置有多个射流喷嘴，射流喷嘴连接于刀壳流道，射流喷嘴喷射出的冷凝液化后的冷媒击打在发热元件上。通过本申请中的技术方案，在满足服务器主板的主体散热需求时，又同时满足局部高热流密度的发热元器件的散热。

技术领域

本申请涉及浸没式液冷服务器的技术领域，具体而言，涉及一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统。

背景技术

液冷服务器的散热原理是利用工作流体作为中间热量传输的媒介，将热量由热区传递到远处再进行冷却。由于液体比空气的比热大很多，散热速度也远远大于空气，因此制冷效率远高于风冷散热。

随着5G、人工智能、大数据的快速推进，对于数据和图形处理效率要求越来越高，数据计算速度越快，所面临的散热问题将越来越严峻，目前超级计算机发热元器件的热流密度又进一步提高，传统的浸没式液冷服务器已不能满足散热需求。

传统的浸没式液冷服务器通过将服务器的主板浸泡在装有冷媒的刀壳中，主板发热元器件发热升温，当发热元器件的温度高于冷媒的沸点时，冷媒沸腾，冷媒沸腾时相变汽化，产生大量的气泡，吸收热量，气泡脱离发热元器件的表面将热量带走，从而维持发热元器件的温度恒定，低于发热元器件的高温上限。

目前超级计算机发热元器件的热流密度又进一步提高，单一依靠浸没冷媒沸腾的方式所产生的气泡无法带走更多的热量，不能维持发热元器件的温度恒定在低于发热元器件的高温上限范围，从而存在导致发热元器件烧毁的可能。

特别是当主板上设置有多个CPU、GPU等发热元件时，不同的发热元件可以工作于不同的状态，这就导致各个发热元件的散热需求并不相同，现有的液冷系统也无法根据各个发热元件的散热需求，对服务器中的冷媒进行调节，缺乏对各个发热元件单独进行液冷散热的手段。

因而，需要在此浸没液冷的基础上探索更好的散热方式。

发明内容

本申请的目的在于：通过添加喷嘴射流的方式，在满足服务器主板的主体散热需求时，又同时满足局部高热流密度的发热元器件的散热，从而进一步提升超算服务器的计算能力和散热性能。

本申请的技术方案是：提供了一种用于高热流密度超算服务器的浸没射流相变液冷系统，该系统适用于浸没式液冷服务器，浸没式液冷服务器中设置有至少一个服务器刀片，服务器刀片的发热元件浸没于冷媒，冷媒对发热元件吸热后沸腾汽化，系统包括：冷凝器，刀壳流道以及浸没射流装置；冷凝器的输入端连接于服务器刀片的汽液出口，冷凝器的输出端连接于服务器刀片的液体进口，液体进口通过刀壳流道连接于浸没射流装置，冷凝器用于对吸热汽化后的冷媒进行冷凝液化，并将冷凝液化后的冷媒输送至浸没射流装置；浸没射流装置设置于发热元件的对侧，浸没射流装置中设置有多个射流喷嘴，射流喷嘴连接于刀壳流道，射流喷嘴喷射出的冷凝液化后的冷媒击打在发热元件上，其中，刀壳流道内嵌于服务器刀片的盖板中，刀壳流道与射流喷嘴之间的连接方式为逐级分流连接。

上述任一项技术方案中，进一步地，系统还包括：储液罐以及冷媒输送装置；储液罐与冷媒输送装置串联后连接在冷凝器的输出端、以及液体进口之间，冷媒输送装置用于将储液罐内存储的液态冷媒输送至浸没射流装置。

上述任一项技术方案中，进一步地，系统还包括：压力检测器以及压力平衡装置；压力检测器设置于服务器刀片的顶部，压力检测器电连接于压力平衡装置，压力检测器用于检测服务器刀片内部的压力值；压力平衡装置被配置为当判定接收到的压力值大于或小于压力阈值时，由闭合状态调整为打开状态，以平衡服务器刀片内部的压力。