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《湖南大学》 2018年
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基于热管背板的数据中心机柜冷却系统研究

陶嘉楠  
【摘要】:随着互联网用户规模的不断发展壮大,数据中心的散热量不断增长,由于传统数据中心房间级制冷方式存在气流组织不合理、易产生局部热点、能耗较大等问题,其已经不适用于高热密度数据中心,而基于热管背板的机柜级制冷方式能够解决高热密度机柜的散热问题。首先,本文对应用于机柜制冷系统的微通道热管背板系统进行了换热性能实验研究,实验研究结果表明,标况下系统最佳充液率为65%~75%,此时系统获得最大的制冷量。在最佳充液率条件下,随着蒸发段进风风量的增加,系统换热量、空气侧压降及制冷剂质量流量迅速增大,而出风温度和回水温度缓慢增加;随着蒸发段进风温度的增加,换热量、出风温度和出水温度逐渐增加;随着冷凝段进水温度的增加,换热量逐渐减小,出风温度和回水温度逐渐增加。其次,采用ε-NTU法建立热管背板系统稳态换热模型,将实验数据与计算值比较,平均误差在10%以内。然后利用模型从系统设计的角度对微通道蒸发器制冷剂侧结构参数以及空气侧结构参数进行优化设计。最后,对基于热管背板的机柜内热环境进行了 CFD模拟研究。分别分析了服务器功率、循环风量、不同位置风机发生故障对机柜内热环境的影响,并针对故障风机,提出增大故障位置周围风机风量的应急措施。研究结果表明,服务器功率和机柜循环风量对机柜内热环境影响较大,为了获得满足服务器运行条件的热环境,建议将功率大的服务器放置在中下部,机柜的最大功率要在热管背板的额定功率范围内。由于单纯增大风量对改善机柜内热环境效果不明显,且会增加风机能耗,所以应合理选配风机。故障风机的位置越高,造成的局部温升越大,且机柜内温度越不均匀。故障风机周围风机的风量增加的越多,对机柜内热环境的改善效果越好,当风量增加45%时,服务器最高温度的降幅达在10%左右。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU83

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【参考文献】
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