Что такое двухфазное жидкое охлаждение？

По мере того, как электронные компоненты становятся более мощными и компактными, задача рассеивания тепла, которое они генерируют, стало критическим инженерным препятствием. Традиционное воздушное охлаждение и даже однофазное жидкое охлаждение достигают своих физических ограничений. Введите следующую границу в тепловом управлении: двухфазное жидкое охлаждение . Эта передовая технология обеспечивает улучшение порядок в эффективности охлаждения, прокладывая путь для следующего поколения высокопроизводительных вычислений, электроники и центров обработки данных. В Winshare Thermal мы находимся в авангарде проектирования и реализации этих сложных тепловых решений, и Winshare осветит, как работает эта трансформационная технология.

Оглавление

• Что такое двухфазное охлаждение погружения?

• Как на самом деле работает процесс охлаждения фазовой смены?

• Основные типы двухфазных систем охлаждения

• Почему двухфазное охлаждение считается превосходным тепловым раствором?

• Как двухфазное стекает с однофазным охлаждением?

• Где развертывается эта передовая технология охлаждения?

• Как вы можете сотрудничать с экспертами для ваших двухфазных потребностей охлаждения?

Что такое двухфазное погружение?

В своем ядре двухфазное жидкое охлаждение-это процесс теплового управления, который использует фазовый переход охлаждающей жидкости, в частности, от жидкости к парам-для поглощения и переноса огромного количества тепла. В отличие от однофазного жидкого охлаждения, где охлаждающая жидкость остается в своем жидком состоянии по всему петлю, двухфазное охлаждение использует огромную энергию, необходимую для изменения состояния вещества. Это явление, которое вы наблюдаете каждый день: для вареных водных катеров требуется гораздо больше энергии (превратить его в пар), чем, чтобы просто повысить температуру воды на несколько градусов.

В техническом контексте это означает, что специальная диэлектрическая (непроводящая) жидкость вступает в контакт с горячим электронным компонентом. Когда жидкость поглощает тепло, она достигает своей температуры кипения и превращается в пара. Затем этот пары отправляется в более прохладную часть системы, где он конденсируется обратно в жидкость, высвобождая хранимую тепло. Этот цикл может быть пассивным, обусловленным естественной конвекцией или активным, помогая насосами. Результатом является невероятно эффективный и стабильный цикл охлаждения, который может с замечательной точностью обрабатывать экстремальные тепловые нагрузки.

Как на самом деле работает процесс охлаждения смены фазы?

Магия двухфазного охлаждения лежит в термодинамическом принципе, известном как скрытая теплота испарения . Это значительное количество тепловой энергии, которую вещество поглощает, чтобы перейти от жидкости на газ без какого -либо изменения ее температуры. Процесс может быть разбит на непрерывный, элегантный цикл:

1. Испарение (кипячение): тщательно выбранная диэлектрическая охлаждающая жидкость с низкой точкой кипения потоками или погружениями горячих компонентов, таких как процессоры, графические процессоры или инверторы мощности. Поскольку температура поверхности компонента превышает точку кипения жидкости, жидкость поглощает тепло и испаряется непосредственно на источнике тепла. Это локализованное кипящее действие невероятно эффективно отталкивать тепло от чипа.

2. Перевод паров: полученный пара, в котором теперь удерживается поглощенная тепловая энергия, естественно менее плотный, чем окружающая жидкость. Он поднимается или транспортируется через трубку или канал вдали от источника тепла в сторону теплообменника или конденсатора.

3. Конденсация: в конденсаторе пара вступает в контакт с более холодной поверхностью (часто охлаждается окружающим воздухом или вторичной петлей для воды). Здесь пара выпускает свое скрытое тепло, заставляя его конденсироваться обратно в свое жидкое состояние. Это тепло затем исключает из системы полностью.

4. Возврат жидкости: затем конденсированная жидкость возвращается в источник тепла, либо через гравитацию (в пассивных системах, таких как камеры пара), либо через небольшой насос (в активных системах), чтобы повторить цикл. Это создает высокоэффективную систему тепловой передачи с закрытой контукой.

Изучение основных типов двухфазных систем охлаждения

Двухфазное охлаждение не является универсальным решением. Архитектура адаптирована на основе конкретных требований приложения для производительности, пространства и стоимости. В Winshare Thermal мы разработали решения по всему спектру.

Системы ассивных систем: тепловые трубы и пары камеры

Это автономные системы, основанные на фитиле, которые не требуют движущихся частей. Медный сосуд с захмеченным вакуумом содержит небольшое количество рабочих жидкости. Тепло, применяемый к одному концу (испаритель), вызывает испарение жидкости. Пары перемещаются до более холодного конца (конденсатор), конденсируются, а конструкция фитиля пассивно перевозит жидкость обратно в испаритель посредством капиллярного действия. Паровые камеры, по сути, являются плоскими тепловыми трубами, идеально подходящими для распространения тепла от небольшого мощного источника до более крупной площади поверхности, например, на радиаторе.

Активные системы: перекачиваемое двухфазное охлаждение

Также известные как кипячение потока, эти системы используют насос для циркуляции жидкой охлаждающей жидкости через петлю. Это обеспечивает больший контроль и может обрабатывать еще более высокие тепловые нагрузки, чем пассивные системы. Жидкость перекачивается в холодную пластинку или микроканальный теплообменник, прикрепленный к компоненту, где она кипит. Затем смесь жидкости перекачивается в дистанционный конденсатор для высвобождения тепла перед рециркуляцией. Это распространено в центрах обработки данных высокой плотности и передовой военной электронике.

Общее погружение: прямое погружение и погружение в бак и резервуар

Это самая прямая форма двухфазного охлаждения. Электронные компоненты полностью погружены в ванну диэлектрической жидкости. В погружении открытой ванны целые серверы опускаются в резервуар жидкости. Когда компоненты нагреваются, жидкость вокруг них кипит, а пара поднимается до конденсатора в верхней части резервуара. Этот метод предлагает максимальную охлаждающую производительность и получает тягу в центрах обработки данных гиперспекты и операциях по добыче криптовалют для ее эффективности и простоты в масштабе.

Почему двухфазное охлаждение считается превосходным тепловым раствором?

Преимущества использования физики смены фазы для охлаждения являются существенными, непосредственно учитывая недостатки старых технологий.

• Непревзойденная эффективность теплопередачи: основным преимуществом является чрезвычайно высокий коэффициент теплопередачи. Поскольку он использует скрытую теплота испарения, двухфазное охлаждение может удалять 10-кратный до 1000x больше тепла на единицу объема, чем однофазное жидкое охлаждение, и на порядок больше, чем воздухоо охлаждение.

• Замечательная температурная однородность: поскольку жидкость кипит при постоянной температуре насыщения, она создает почти изотермическую (равномерную температуру) поверхность по всей чипе. Это предотвращает горячие точки, повышает надежность компонентов и обеспечивает более высокие тактовые частоты и лучшую производительность.

• Снижение насосной мощности и более низкие эксплуатационные расходы: разница в естественной плотности между жидкостью и паром часто может стимулировать циркуляцию жидкости, особенно в пассивных или низких потоках. Это резко снижает энергию, необходимую для накачки по сравнению с однофазными системами, которые зависят от высоких скоростей потока, что приводит к более низкой эффективности использования мощности (PUE) в центрах обработки данных.

• Компактные и легкие конструкции: высокая эффективность двухфазного охлаждения означает, что меньшее, более легкое оборудование для теплового управления можно использовать для рассеивания того же количества тепла. Это важное преимущество в приложениях с ограниченными пространством, такими как аэрокосмическая и портативная электроника.

Как двухфазный складывается с однофазным охлаждением?

Чтобы по -настоящему оценить разницу, прямое сравнение полезно. Вот разрушение ключевых характеристик каждой технологии:

Где развертывается эта передовая технология охлаждения?

Двухфазное жидкое охлаждение больше не является лабораторной концепцией; Это критическая технология, способствующая нескольким высокородочным отраслям:

• Центры обработки данных и HPC: охлаждающие стойки высокой плотности и суперкомпьютеры для повышения эффективности и обеспечения более высокой плотности вычислений.

• Электроника питания: управление теплом в инверторах EV, станциях быстрого зарядки и промышленных источников питания для повышения надежности и выходной мощности.

• Аэрокосмическая и защита: охлаждение передовых радиолокационных систем (AESA), авионика и направленного энергетического оружия, где производительность и низкий вес имеют первостепенное значение.

• Высококачественная потребительская электроника: ультратонкие паровые камеры уже используются в высокопроизводительных ноутбуках, смартфонах и игровых консолях для охлаждения мощных процессоров в тесных пространствах.

Как вы можете сотрудничать с экспертами для ваших двухфазных потребностей охлаждения?

Переход к двухфазному жидкому охлаждению требует глубокого опыта в динамике жидкости, термодинамике и материалости. Простого выбора охлаждающей жидкости недостаточно; Вся система, от интерфейса испарителя до конденсатора, должна быть тщательно разработана и оптимизирована для конкретного применения.

В Winshare Thermal мы специализируемся на этой сложности. Наша инженерная команда использует расширенное моделирование и обширный опыт производства для разработки пользовательских двухфазных охлаждающих решений, включая высокопроизводительные паровые камеры и интегрированные модули жидкого охлаждения. Мы работаем напрямую с нашими клиентами, чтобы понять их уникальные тепловые проблемы и предоставлять решения, которые раздвигают границы производительности и надежности. Если вы сталкиваетесь с тепловым барьером, который не может преодолеть обычное охлаждение, пришло время изучить мощность изменения фазы.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить, как специально разработанное двухфазное раствор жидкого охлаждения от Winshare Thermal может раскрыть весь потенциал вашей технологии.