化工学报 ›› 2025, Vol. 76 ›› Issue (S1): 160-169.DOI: 10.11949/0438-1157.20241159
• 流体力学与传递现象 • 上一篇
收稿日期:2024-10-19
修回日期:2024-10-30
出版日期:2025-06-25
发布日期:2025-06-26
通讯作者:
王瑜
作者简介:袁琳慧(2000—),女,硕士研究生,yuan200077@163.com
Received:2024-10-19
Revised:2024-10-30
Online:2025-06-25
Published:2025-06-26
Contact:
Yu WANG
摘要:
浸没和射流技术是数据中心服务器液冷未来的发展方向。搭建了单服务器液冷实验台,对比纯浸没式液冷系统与浸没射流式液冷系统的散热性能,在此基础上分析进水温度、射流距离及进水流速对浸没射流式液冷系统性能的影响。实验结果表明,纯浸没式液冷系统中,进水温度从27.0℃降低到18.0℃,能够将服务器表面稳定温度从47.4℃降至41.0℃,但同时也会增加进出口水的温差。浸没射流式液冷系统中,射流距离从10 cm减少至1 cm,能使稳态表面传热系数提高约467.3 W/(m2·K),而且射流距离为3 cm时系统热交换均匀性更好;进水流量从8 L/min增加至18 L/min,能使稳态表面传热系数提升至3136.2 W/(m2·K),约为低流速条件下的2.1倍。
中图分类号:
袁琳慧, 王瑜. 单服务器浸没射流式液冷系统散热性能[J]. 化工学报, 2025, 76(S1): 160-169.
Linhui YUAN, Yu WANG. Heat dissipation performance of single server immersion jet liquid cooling system[J]. CIESC Journal, 2025, 76(S1): 160-169.
| 测试工况 | 加热负载温度/℃ | 进水 温度/℃ | 射流流量/ (L/min) | 射流距离/cm |
|---|---|---|---|---|
| 工况a | 60 | 22 | 13 | 10/5/3/1 |
| 工况b | 60 | 22 | 8/13/18 | 3 |
表1 浸没射流式液冷系统性能测试工况
Table 1 Immersion jet liquid cooling system performance test condition
| 测试工况 | 加热负载温度/℃ | 进水 温度/℃ | 射流流量/ (L/min) | 射流距离/cm |
|---|---|---|---|---|
| 工况a | 60 | 22 | 13 | 10/5/3/1 |
| 工况b | 60 | 22 | 8/13/18 | 3 |
| 仪器名称 | 型号规格 | 量程范围 | 测量精度 |
|---|---|---|---|
| 自吸泵 | 25WBZ3-8-0.25 | 流量3 m3/h,扬程8 m, 功率0.37 kW | 定频泵 |
| 截止阀 | J11W | ±5% | |
| 水流传感器 | 流量1~30 L/min | ±5% | |
| 温度热敏电阻 | K型 | 0~600℃ | ±0.8 K |
| 数显温度计 | CX-WDJ200C | -50~200℃ | ±0.5 K |
表2 实验仪器参数
Table 2 Experimental instrument parameters
| 仪器名称 | 型号规格 | 量程范围 | 测量精度 |
|---|---|---|---|
| 自吸泵 | 25WBZ3-8-0.25 | 流量3 m3/h,扬程8 m, 功率0.37 kW | 定频泵 |
| 截止阀 | J11W | ±5% | |
| 水流传感器 | 流量1~30 L/min | ±5% | |
| 温度热敏电阻 | K型 | 0~600℃ | ±0.8 K |
| 数显温度计 | CX-WDJ200C | -50~200℃ | ±0.5 K |
| 进水温度/℃ | 进水流速/(L/min) | 出水温度/℃ | 进出水温差/℃ | 液冷柜内部温度/℃ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 上部 | 中部 | 底部 | 温差 | ||||
| 18.0 | 13 | 27.0 | 9.0 | 28.2 | 19.6 | 18.9 | 9.3 |
| 22.0 | 13 | 28.9 | 6.9 | 29.1 | 23.9 | 22.6 | 6.5 |
| 27.0 | 13 | 32.3 | 5.3 | 32.7 | 28.0 | 27.2 | 5.5 |
表3 不同进水温度下浸没式液冷系统平均温度
Table 3 Average temperature of immersion liquid cooling system under different inlet water temperatures
| 进水温度/℃ | 进水流速/(L/min) | 出水温度/℃ | 进出水温差/℃ | 液冷柜内部温度/℃ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 上部 | 中部 | 底部 | 温差 | ||||
| 18.0 | 13 | 27.0 | 9.0 | 28.2 | 19.6 | 18.9 | 9.3 |
| 22.0 | 13 | 28.9 | 6.9 | 29.1 | 23.9 | 22.6 | 6.5 |
| 27.0 | 13 | 32.3 | 5.3 | 32.7 | 28.0 | 27.2 | 5.5 |
| 进水温度/℃ | 进水流速/(L/min) | 射流距离/cm | 出水温度/℃ | 进出水温差/℃ | 液冷柜内部温度/℃ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 上部 | 中部 | 底部 | 温差 | |||||
| 22.0 | 13 | 10 | 27.8 | 5.8 | 28.0 | 26.5 | 24.9 | 3.1 |
| 22.0 | 13 | 5 | 28.6 | 6.6 | 28.0 | 26.3 | 24.2 | 3.8 |
| 22.0 | 13 | 3 | 28.9 | 6.9 | 27.9 | 26.0 | 24.0 | 3.9 |
| 22.0 | 13 | 1 | 29.6 | 7.6 | 27.9 | 26.3 | 23.8 | 4.1 |
表4 不同射流距离下浸没射流式液冷系统平均温度
Table 4 Average temperature of immersion jet liquid cooling system under different jet distances
| 进水温度/℃ | 进水流速/(L/min) | 射流距离/cm | 出水温度/℃ | 进出水温差/℃ | 液冷柜内部温度/℃ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 上部 | 中部 | 底部 | 温差 | |||||
| 22.0 | 13 | 10 | 27.8 | 5.8 | 28.0 | 26.5 | 24.9 | 3.1 |
| 22.0 | 13 | 5 | 28.6 | 6.6 | 28.0 | 26.3 | 24.2 | 3.8 |
| 22.0 | 13 | 3 | 28.9 | 6.9 | 27.9 | 26.0 | 24.0 | 3.9 |
| 22.0 | 13 | 1 | 29.6 | 7.6 | 27.9 | 26.3 | 23.8 | 4.1 |
| 进水温度/℃ | 射流距离/cm | 进水流速/(L/min) | 出水温度/℃ | 进出水温差/℃ | 液冷柜内部温度/℃ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 上部 | 中部 | 底部 | 温差 | |||||
| 22.0 | 3 | 8 | 30.8 | 8.8 | 29.7 | 27.4 | 24.2 | 5.5 |
| 22.0 | 3 | 13 | 28.9 | 6.9 | 27.9 | 26.0 | 24.0 | 3.9 |
| 22.0 | 3 | 18 | 28.3 | 6.3 | 27.4 | 25.6 | 23.8 | 3.6 |
表5 不同进水流速下浸没射流式液冷系统平均温度
Table 5 Average temperature of immersion jet liquid cooling system under different inlet flow rates
| 进水温度/℃ | 射流距离/cm | 进水流速/(L/min) | 出水温度/℃ | 进出水温差/℃ | 液冷柜内部温度/℃ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 上部 | 中部 | 底部 | 温差 | |||||
| 22.0 | 3 | 8 | 30.8 | 8.8 | 29.7 | 27.4 | 24.2 | 5.5 |
| 22.0 | 3 | 13 | 28.9 | 6.9 | 27.9 | 26.0 | 24.0 | 3.9 |
| 22.0 | 3 | 18 | 28.3 | 6.3 | 27.4 | 25.6 | 23.8 | 3.6 |
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