液体致冷技术进展

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1、液体致冷技术最新进展液体致冷提供了一种方便的方法将电子元件、电路板及系统的热量散发掉的方法。其效率超过了风冷，而且，液体致冷设备也不需要在机箱中的保留气流通道。有些工程师一想到液体致冷，就会联想到管线泄漏及电子器件损坏等问题。幸运的是，液体致冷已经从“证明给我看”发展到在高端计算机及军事与航空设备中普遍应用的阶段。所以，液体致冷是一种将热量从一处转移倒另一处的可靠而高效的方法。带走的热量可传播一定的距离进入散热器，通过散热器散发到室外大气、城市给水、海水甚至另是一冷却系统中。液体致冷技术有两种方式：一是将热量传递到液体中；另一种是用热量

2、来挥发液体。图1说明了四种类型致冷的冷却能力。为了解厂商如何能帮助客户应用液体致冷技术，ECN访问了四家生产液体致冷产品企业的人士。Cooligy公司无需维护的闭路循环冷却系统Cooligy从最初就致力于液体致冷技术的研究，他们开发出了一种无需维护的闭路循环冷却系统。“工程师们可以购买部件来组装一个液体致冷系统。”EmersonNetworkPower分公司Cooligy的销售与营销总监FredRebarber说。“但他们必须要确保所有部分都能配合良好，还要保证其具有长期的可靠性并无须维护。这是一种额外的负担。”Rebarber指出，C

3、ooligy已经出售了50,000台用于高端的PC工作站的液体致冷系统。目前，这些设备尚未出现需要维修问题。通常，Cooligy的工程师们会与客户一起构建液体致冷技术，从设计初始就让他们参与进来。工程师们担心设备中会出现液体渗漏问题，所以在Cooligy的液体致冷产品中采用了双重冗余保护机制。“我们设计了自己的接头反扣与管线，并使用专有的密封剂。”Rebarber解释说。“我们的夹管与树脂可保证致冷系统不会出现泄漏，柔软管路的渗透性接近金属材质的效果。”每个客户的产品都有不同的电路元件布局，并需要冷却，还有空间和性能的要求。“我们的微型

4、热交换器可高效地将热量从芯片转移到液体中。”Rebarber说。“用热交换器可以冷却芯片上的一个点或一个区域，也可均匀地冷却整个芯片封装。热交换器可形成一个串行环路，将热量从设备的很多部件中转移出来。”Cooligy采用了很多设计中使用的构建模块，所以不必对每个新客户都从头开始设计。工程师们也会考虑致冷液在低温下的工作效果。“PC的工作温度范围从-40ºC到85ºC。”Cooligy的高级研发总监DouglasWerner解释说。“但些温度范围通常只是产品规范中的数据，而并非正常的工作温度。我们既有能象防冻液一样工作的标准液体，我们还有

5、不含乙二醇的水溶液。水有较高的热容，也不会破坏环境。如果添加的是含乙二醇的防冻剂，就降低了液体的热容并增大了粘度。这样会降低散热效率。”Parker-Hannifin的侧壁液体致冷技术Parker-Hannifin主要研究现成的商业应用(用于商业、军事及航空应用中的COTS0计算机板卡)方面的液体致冷技术，该公司有液冷侧壁的电子产品机箱为有导热框架的传导冷却电路板提供了散热。从发热元件出来的热量经过框架传到电路板的边缘。致冷液在机箱的侧壁中流通，机箱上固定了电路板卡，并可带走各电路板发出的热量。“对于典型6x90英寸的电路板，侧壁液体致

6、冷可散发掉200W以下的功耗，接近了这种技术的致冷极限。”Parker的系统工程师AndyOdar说。“液体流过模块，另一方面也将每个电路板的散热能力提高到1,000W。由于这些模块可直接从其源头散热，免除了导热框架。工程师们喜欢在有高热负载需求的新应用中使用这些模块。”图2显示了液冷示范机箱容纳电路板及一个泵模块，可在致冷管线中循环液体。“泵及电路板可直接插入背板和管线中。”Odar解释说。“无渗漏的液体连接保持了电子元件和机箱内干燥状态。”工程师们也可采用外部泵。Odar介绍，根据总热负载的不同，内部泵可以冷却数个机箱。“我们的一位

7、客户有一种体积约为8x5x3英寸的风冷电子机箱。该机箱有很多匣式组件，每个组件中都有可产生3,000W以上废热的电路板。”Odar说。“客户需要在设备中流通大量的致冷气流。我们可从体积为8x10x20英寸的标准机箱中散发掉同样的热量。”Parker的液冷示范机箱符合AirTransportRack(ATR)ARINC-404标准，可容纳根据新兴的VMEVITA46/48标准制造的电路板。这种示范机箱可容纳11个电路板及一个可选的泵模块，利用水或水/乙二醇溶液这类的致冷液能散发掉4,000Q的热量。非传导的致冷液使致冷能力降到2,000W

8、左右。Parker的流通模块采用宏观分层结构，强迫液体流经特定的发热元件或区域。“我们可以在较薄的铝板或不锈钢板中制造复杂的流通渠道。”Odar解释说。“这样我们就可以将这些层接合到一起，并将组件加工成最终