УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО КОМПОНЕНТА

Устройство для охлаждения электронного компонента
Полезная модель относится к устройствам для охлаждения, применяемым для устройств цифровых вычислений и обработки данных, и может быть использована при проектировании высокоплотных серверных платформ в форм-факторе «блейд», предназначенных для проведения высокопроизводительных вычислений и компьютерного моделирования.
Известно устройство для охлаждения электронного компонента (см. RU 73765 U1, опубл. 27.05.2008), принято за прототип, содержащее жидкостный теплообменник, соединенный с насосом посредством нагнетательного трубопровода, а также с внешним теплообменником посредством соединительного трубопровода, при этом насос и внешний теплообменник соединены между собой всасывающим трубопроводом, с образованием замкнутого контура с циркулирующей в нем охлаждающей жидкостью. Недостатком устройства является низкая эффективность переноса теплоты от поверхности электронного компонента к потоку жидкости.
Цель полезной модели - создание устройства, позволяющего охлаждать электронный компонент.
Технический результат - повышение эффективности охлаждения электронного компонента.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для охлаждения электронного компонента содержит жидкостный теплообменник, соединенный с насосом посредством нагнетательного трубопровода, а также с внешним теплообменником посредством соединительного трубопровода, при этом насос и внешний теплообменник соединены между собой всасывающим трубопроводом, с образованием замкнутого контура с циркулирующей в нем охлаждающей жидкостью, жидкостный теплообменник содержит семь параллельно расположенных пластин из меди, герметично соединенных между собой с образованием теплового контакта, первая пластина находится в контакте с электронным компонентом и выполнена сплошной, вторая пластина контактирует с первой пластиной и содержит четыре прямоугольные прорези, в которых расположены сетки из меди, равные размерам прорезей, третья пластина контактирует со второй пластиной и содержит тридцать два отверстия, четвертая пластина контактирует с третьей пластиной и содержит две прямоугольные прорези, пятая пластина контактирует с четвертой пластиной и содержит восемь отверстий, шестая пластина контактирует с пятой пластиной и содержит две прямоугольные прорези, седьмая пластина контактирует с шестой пластиной и содержит два отверстия, при этом отверстия третьей пластины, прорези четвертой пластины, отверстия пятой пластины, прорези шестой пластины и отверстия седьмой пластины образуют каналы для подвода и отвода охлаждающей жидкости в щелевых каналах, образованных прорезями второй пластины.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - схема устройства,
на фиг. 2 - вид сверху со стороны патрубков на жидкостный теплообменник,
на фиг. 3 - ступенчатый разрез по линии А-А с фиг. 2 жидкостного теплообменника плоскостью, проходящей перпендикулярной поверхности, контактирующей с электронным компонентом,
на фиг. 4 - первая пластина жидкостного теплообменника, контактирующая с электронным компонентом,
на фиг. 5 - вторая пластина жидкостного теплообменника,
на фиг. 6 - третья пластина жидкостного теплообменника,
на фиг. 7 - четвертая пластина жидкостного теплообменника,
на фиг. 8 - пятая пластина жидкостного теплообменника,
на фиг. 9 - шестая пластина жидкостного теплообменника,
на фиг. 10 - седьмая пластина жидкостного теплообменника.
На фиг. 1 показаны жидкостный теплообменник (1), электронный компонент (2), насос (3), внешний теплообменник (4), нагнетательный трубопровод (5), соединительный трубопровод (6), всасывающий трубопровод (7), охлаждающая жидкость (8).
На фиг. 2 показаны жидкостный теплообменник (1), подводящий патрубок (31) и отводящий патрубок (32) жидкостного теплообменника (1).
На фиг. 3 показаны первая пластина (9), находящаяся в непосредственном контакте с электронным компонентом (2), вторая пластина (10), третья пластина (11), четвертая пластина (12), пятая пластина (13), шестая пластина (14), седьмая пластина (15), щелевые каналы (16), проволочная сетка (18), канал (19), канал (20), подводящий патрубок (31).
На фиг. 4 показана первая пластина (9).
На фиг. 5 показаны вторая пластина (10) и прорези (17).
На фиг. 6 показаны третья пластина (11), отверстия (21) и (22).
На фиг. 7 показаны четвертая пластина (12), прорези (23) и (24).
На фиг. 8 показаны пятая пластина (13), отверстия (25) и (26).
На фиг. 9 показаны шестая пластина (14), прорези (27) и (28).
На фиг. 10 показаны седьмая пластина (15), отверстия (29) и (30).
Устройство содержит жидкостный теплообменник (1), контактирующий с электронным компонентом (2), насос (3), внешний теплообменник (4), нагнетательный трубопровод (5), соединительный трубопровод (6) и всасывающий трубопровод (7). Жидкостный теплообменник (1) соединен с насосом (3) посредством нагнетательного трубопровода (5). Жидкостный теплообменник (1) соединен с внешний теплообменником (4) посредством соединительного трубопровода (6). Насос (3) и внешний теплообменник (4) соединены между собой всасывающим трубопроводом (7). В замкнутом контуре, образованном насосом (3), теплообменниками (1) и (4) и трубопроводами (5, 6, 7) циркулирует охлаждающая жидкость (8).
Жидкостный теплообменник выполнен из семи параллельно расположенных пластин (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) одинакового размера, которые выполнены из меди. Пластины (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) герметично соединены между собой с обеспечением теплового контакта посредством винтов и/или пайки и/или сварки. Первая пластина (9) находится в непосредственном контакте с электронным компонентом (2). Первая пластина (9) выполнена сплошной. Во второй пластине (10), контактирующей с первой пластиной (9), выполнены четыре прямоугольные прорези (17), стороны которых параллельны сторонам пластины. В щелевых каналах (16), образованных прорезями (17), расположены сетки (18). В каждой прорезе (17) второй пластины (10) расположена сетка (18). Размеры сеток (18) равны размерам прорезей (17) второй пластины (10). Сетки (18) выполнены из тканой проволочной сетки из меди. В третьей пластине (11), контактирующей со второй пластиной (10), выполнены тридцать два отверстия (21, 22). В четвертой пластине (12), контактирующей с третьей пластиной (11), выполнены две прямоугольные прорези (23, 24), стороны которых параллельны сторонам пластины. В пятой пластине (13), контактирующей с четвертой пластиной (12), выполнены восемь отверстий. В шестой пластине (14), контактирующей с пятой пластиной (13), выполнены две прямоугольные прорези, стороны которых параллельны сторонам пластины. В седьмой пластине (15), контактирующей с шестой пластиной (14), выполнены два круглых отверстия. Канал (19), служащий для подвода жидкости (8) к щелевым каналам (16), и канал (20), служащий для отвода жидкости, образованы отверстиям (21 и 22) в третьей пластине (11), прорезями (23 и 24) в четвертой пластине (12), отверстиями (25 и 26) в пятой пластине (13), прорезями (27 и 28) в шестой пластине (14) и отверстиями (29 и 30) в седьмой пластине (15). Подвод жидкости в жидкостный теплообменник (1) осуществляется через подводящий патрубок (31), а отвод через отводящий патрубок (32), прикрепленные к седьмой пластине (15).
Устройство работает следующим образом. Теплота, выделяющаяся при работе электронного компонента (2), передается находящейся в контакте с ним первой пластине (9) жидкостного теплообменника (1), а от нее охлаждающей жидкости, текущей в щелевых каналах (16) через проволочные сетки (18) жидкостного теплообменника (1). Охлаждающая жидкость (8) проходит через отверстия в сетках (18) многократно меняет направление своего движения. Происходит теплообмен между жидкостью и сетками (18) и интенсивный перенос теплоты от первой пластины (9) к охлаждающей жидкости (8). Теплота передается к остальным пластинам через боковые стенки полостей, образованные прорезями во второй пластине (10), от них к жидкости текущей через каналы, образованные отверстиями и прорезями. Благодаря прорезям и отверстиям в пластинах жидкостного теплообменника (1), охлаждающая жидкость (8) течет по каналам и многократно изменяет направление своего движения и разделяется на части. При этом через стенки щелевых каналов (16), образованные промежутками между прорезями (17) во второй пластине (10), теплота переносится к третьей пластине (11). Через промежутки между отверстиями (21 и 22) в третьей пластине (11) теплота переносится к четвертой пластине (12). От четвертой пластины (12) через промежутки между прорезями (23 и 24) теплота переносится к пятой пластине (13). От пятой пластины (13) через промежутки между отверстиями (25 и 26) теплота переносится к шестой пластине (14). От шестой пластины (14) через промежутки между прорезями (27 и 28) теплота переносится к седьмой пластине (15). Теплообмен между каналами (19 и 20) и охлаждающей жидкостью (8), текущей по каналам, многократное изменение направления движения жидкости и ее разделение на части, создаваемое прорезями и отверстиями, обеспечивает высокую интенсивность теплообмена, что повышает эффективность охлаждения электронного компонента. Распределение жидкости в каналах (19 и 20) обеспечивает ее одинаковую подачу во все щелевые каналы (16), что повышает эффективность охлаждения электронного компонента. Нагретая в жидкостном теплообменнике (1) жидкость через отводящий патрубок (32) и соединительный трубопровод (6) попадает во внешний теплообменник (4), где охлаждается, отдавая теплоту окружающей среде, после чего за счет работы насоса (3) через всасывающий трубопровод (7), нагнетательный трубопровод (5) и подводящий патрубок (31) поступает в жидкостный теплообменник (1). Устройство для охлаждения электронного компонента обеспечивает достижение технического результата - повышение эффективности охлаждения электронного компонента.