兩相浸沒式液冷-系統(tǒng)制造的理想實踐

3Mm兩相浸沒式液冷—系統(tǒng)制造的理想材料除了用于技術(shù)驗證之外，浸沒機柜不能采用塑料材料制造，因為塑料含有水分，而且能夠允許潮氣通過，這對浸沒機柜的干燥系統(tǒng)來說是一種負擔(dān)。浸沒機柜可以采用玻璃材質(zhì)，但是玻璃面板的邊緣密封可能不可靠?？珊附拥慕饘俨牧鲜侵圃旖]機柜的理想材質(zhì)。不銹鋼和普通碳鋼是優(yōu)選材料(較小的浸沒機柜使用14號厚度規(guī)格，較大浸沒機柜使用11號規(guī)格)，原則上來說，也可以使用鋁制容器。必要時，金屬應(yīng)設(shè)計局部加強結(jié)構(gòu)，以便承受液體的靜壓力。鋁材和碳鋼的內(nèi)部和密封表面，必須進行噴漆或噴粉處理，以防止意外水汽冷凝可能造成的材料氧化。結(jié)構(gòu)冷凝器管路的穿孔可設(shè)置在浸沒機柜的平面頂板上，以便確保所有穿孔位置處于一個較高的位置。如果將穿孔位置置于側(cè)面，需要保證孔位高于浸沒液體液面，從而更大限度的減少因管路穿孔造成的浸沒液體泄漏的風(fēng)險。接口部分可通過壓合接頭進行密封，或少量使用兼容性較好的彈性體，如丁基橡膠或無污染管道螺紋密封劑，例如工業(yè)級PTFE膠帶或LeakLock?藍色接頭封口膠1。浸沒機柜應(yīng)保持絕熱，以避免熱量不必要的散失至室內(nèi)環(huán)境(特指沸點高于室溫的液體)，同時更大限度的降低過熱燃燒的隱患。浸沒機柜外殼的外側(cè)擋板，可提高設(shè)計美觀度，并防止接觸高壓繼電器(如有)的風(fēng)險。蓋子和密封蓋子可采用玻璃或金屬材質(zhì)。對較小的浸沒機柜開口，可簡單地通過O形圈和夾具密封。對于較大的開口，為確保良好密封效果，應(yīng)考慮在每一定長度施加相應(yīng)緊合力，可能需要多個夾固點2。對于氫氟醚類液體(3M?Novec?7000、7100或7200電子氟化液)，應(yīng)使用硬度值80的EPDM或丁基橡膠，對于全氟類氟化液(3M?Fluorinert?FC-72或FC-3284電子氟化液)，可以使用有機硅類密封材料。這些彈性材料一般含有碳氫類添加劑，在正常使用過程中難免被浸沒液體萃取析出，成為液體中的污染物來源3。因此應(yīng)盡量選擇可萃取物質(zhì)含量較低的彈性材料?；蛲ㄟ^溶劑清洗機，對彈性材料進行“預(yù)清洗”，減少可萃取有機物的含量。在本指南的后續(xù)內(nèi)容將進行有關(guān)討論。23Mm兩相浸沒式液冷布局水冷冷凝器通常位于浸沒機柜壁的內(nèi)凸空間上。這樣可不受限制的對機柜內(nèi)硬件進行操作和更換，而且更大限度的降低液體需求。小型系統(tǒng)的冷凝器(功率幾千瓦左右)可使用一般散熱器和適當(dāng)?shù)啮捚询B制作。對于較大型的系統(tǒng)，可使用工業(yè)冷水機組常用的強化管組制造4。對于這兩種方案，設(shè)計優(yōu)化后能夠在15℃的溫差(液體與水)和10℃的水進出口溫升下，實現(xiàn)單位液體體積中4+千瓦/升的散熱能力。建議在頂板上增加一個包括可拆除擋板的穿孔，以便導(dǎo)入IO、供電、導(dǎo)管等管線。將擋板置于頂部，能夠更大限度的減少因穿孔密封不完善導(dǎo)致的液體損失。從冷凝器上方到浸沒機柜頂板下方的空間，稱為緩沖區(qū)。這個空間有助于減少在機柜打開時因空氣運動對液體蒸汽產(chǎn)生的擴散和攜帶作用，從而更大幅度地減少液體損失。建議緩沖區(qū)的高度至少保持10厘米。雖然這個高度越大越好，但必須同時考慮對功率密度、系統(tǒng)高度、可操作性等的影響。?可焊接金屬(碳鋼、鋁材、不銹鋼)?玻璃(有邊緣密封的問題)應(yīng)進行噴粉處理面上方屬材料的因素止熱量損失提升安全性同時美化外觀置于側(cè)壁內(nèi)凸位置?優(yōu)化設(shè)計可達到4+千瓦/升液體的散熱對通用計算機硬件需要改造固件或BIOS，以確保設(shè)備可在缺乏風(fēng)機轉(zhuǎn)速計信號，及環(huán)境溫度超過常見空氣冷卻溫度設(shè)定中正常運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)浸沒式液冷。有時需要OEM協(xié)助實現(xiàn)本功能。通常，空冷中沒有散熱器的設(shè)備在浸沒式液冷也不需要進行改造。這類設(shè)備包括內(nèi)存DIMM、電容器等?，F(xiàn)有其它元件的散熱器都應(yīng)去除。對設(shè)備所需的其它改造取決于其功率密度。實踐中，通常在風(fēng)冷中配有銅制散熱器的設(shè)備，都需要使用某種沸騰強化涂層處理，以便促進沸騰產(chǎn)生和提升效率。有機或金屬沸騰強化涂層都可以使用。對于大多數(shù)有金屬屏蔽罩的元件，例如50-120瓦范圍的CPU，建議通過焊接或膠粘劑方法涂布一層超薄多孔的金屬沸騰強化涂層(BEC)。不應(yīng)使用導(dǎo)熱脂和包含導(dǎo)熱脂的封裝。因為經(jīng)過幾個月的使用之后，有機硅類基材有可能會被萃取轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱脂性能惡化。原有散熱器且功率超過50-120瓦范圍的裸芯片元件或有屏蔽罩的元件，需要配備帶有BEC并經(jīng)過優(yōu)化的散熱器5。計算機硬件通常包含大量制造工藝的殘留物。對電源模塊、服務(wù)器節(jié)點和交換機都要使用溫和的極性溶劑(例如3M?Novec?71IPA電子氟化液)進行蒸汽去脂清洗6，以便清除可溶解的助焊劑殘留、脫模劑、指印等。大部分電纜都使用聚氯乙烯(PVC)作為絕緣外皮，這類材料中含有重量占比為3-30%的碳氫類塑化劑。在浸沒冷卻應(yīng)用過程中，這些碳氫類物質(zhì)不可避免的將從PVC中被液體萃取出來，成為液體中污染物的來源。而且PVC外皮可能會變硬，但這并不一定會導(dǎo)致其變脆或失效。電纜可進行較長時間(24小時)的蒸汽去脂清洗，以便清除大部分的碳氫類物質(zhì)，但是仍會有些碳氫類殘留，需要后續(xù)通過液體過濾系統(tǒng)將其去除，從而確保浸沒液體處于清潔狀態(tài)。帶有聚烯烴或PTFE絕緣層的電纜通常含碳氫類物質(zhì)都很少，但通常較難獲得，而且獲取的成本也會更高。3Mm兩相浸沒式液冷3劑劑器間冷凝器蒸汽兩相浸沒式液冷浸沒機柜配置有機過濾如果沒有預(yù)清洗，在彈性材料、PVC絕緣材料、泡沫、膠粘劑中含有的碳氫油類物質(zhì)，會少量溶解到浸沒液體內(nèi)，并在蒸發(fā)沸騰過程中與液體分離，從而沉積沸騰表面，影響其傳熱性能。這些碳氫類物質(zhì)還可能擴散至其它系統(tǒng)材料中，有可能引起這些材料的失效。類似于在飲用水濾芯中使用的經(jīng)過酸洗的活性炭，對于這些碳氫類物質(zhì)有很好的吸附性。較小的系統(tǒng)，通常可在浸沒液體中添加活性碳過濾器(袋)，作為被動過濾的方法。對于較大的系統(tǒng)，污染物被動擴散至活性碳過濾器件的時間太長，可采用任何汽車燃料泵將液體主動循環(huán)至碳濾芯進行清理。因為碳材料具有導(dǎo)電性能，因此清理過的液體必須進行二次過濾去除碳殘留。所用的活性碳量至少應(yīng)達到預(yù)期污染量的5倍，預(yù)期污染量的計算方法為，匯總彈性材料的總質(zhì)量，然后假設(shè)0.1%(經(jīng)過預(yù)清潔)至3%(典型情況)，甚至是25%(極端情況)的質(zhì)量為預(yù)期污染量。設(shè)備首周運行之后，應(yīng)更換用于過濾的活性碳，之后就不需要更換這么頻繁。設(shè)備運行幾個月之后，可停止主動過濾。兩相浸沒式液冷使用的工作液體溶水性很低，但是按重量比例水依然可達到5-20ppm(在PFC中)至100ppm(在氫氟醚中)。在浸沒設(shè)備啟動之后，這些水將遷移至系統(tǒng)頂部，進入蒸汽區(qū)域之上的頂部空間。當(dāng)頂部空間中的水蒸汽的濃度超出飽和濃度時，會發(fā)生液化。液態(tài)水有可能會造成短路和腐蝕問題。這些水可以通過排氣閥排出浸沒機柜，或在頂部空間內(nèi)用多孔容器放置可更換干燥劑，如硅膠，進行吸收。如果將干燥劑放置液體或蒸汽區(qū)中，不但不能清除水，實際上還會增加頂部空間中的水分。干燥劑的質(zhì)量應(yīng)至少達到預(yù)期水質(zhì)量的5倍。系統(tǒng)第一天運行之后，內(nèi)部液體就應(yīng)變得非常干燥。之后的水可能來自浸沒機柜內(nèi)部硬件內(nèi)逐漸釋放的水分。應(yīng)始終監(jiān)控相對濕度，確保溫度傳感器的讀數(shù)不超過頂部空間表面的溫度最低值，防止引起凝露產(chǎn)生。能夠在正常大氣壓環(huán)境中運行，是兩相浸沒式液冷設(shè)計的特點，因為這能夠更大限度減少液體損失，便于硬件操作，而且無需使用昂貴的密封電氣接頭。通過簡單地由浸沒機柜向大氣環(huán)境中排氣，雖然可以保持正常的大氣壓，但是會隨之帶來不能接受的液體損失量。使用氣囊7搭配由機械和壓力開關(guān)控制的電磁閥，是一種經(jīng)過實踐檢驗的控制壓力的方法。如需了解更多產(chǎn)品信息或需要獲取銷售人員幫助，請通過下列號碼之一聯(lián)系如需了解更多產(chǎn)品信息或需要獲取銷售人員幫助，請通過下列號碼之一聯(lián)系3M客戶服務(wù)人員，或訪問3M.com/ImmersionCooling。關(guān)于其它3M全球辦事處及其它3M電子產(chǎn)品信息，請訪問本公司網(wǎng)站3M.com/electronics。功率提升造成蒸汽區(qū)域上移的過程中，會產(chǎn)生額外的氣體壓力升高，這時氣囊將會開始膨脹。當(dāng)達到膨脹極限，氣囊會聯(lián)動真空開關(guān)關(guān)閉，從而打開排氣閥門?？梢酝ㄟ^二級換熱器或者可再生活性碳層，部分或全部吸收排氣氣流中的液體蒸汽。當(dāng)功率降低或恢復(fù)平衡狀態(tài)時氣囊收縮，真空開關(guān)將關(guān)閉，排風(fēng)閥門會打開，以便允許空氣進入。密封問題，曾經(jīng)是計算機系統(tǒng)使用兩相浸沒式液冷面臨的一個挑戰(zhàn)。交流電源的氣密式接頭通常是可以滿足要求的。參考文獻1.1.http://www./pdfs/sheets/leaklock_product_sheet.pdf如果全部使用氣密接頭的成本很高。因為兩相浸沒式液冷2./Literature/O-Ring%20Division%20Literature/系統(tǒng)運行在常壓環(huán)境中，導(dǎo)線和電纜只需穿過一個簡單開”IEEE半導(dǎo)體熱口在液面以下的導(dǎo)管。液體就會產(chǎn)生“水封”密封的效果，防止蒸汽和液體的流失，從而將擴散性的液體損失控制在大約1g-m/cm2水平。必要時，還可通過低粘度樹脂8灌封的方式進一步降低這種損失。對于一些需要密集通訊的應(yīng)用如果液體的液位過低，可利用浮動開關(guān)切斷硬件的電源。蒸汽區(qū)溫度傳感器可用于確定蒸汽高度，從而調(diào)整冷卻水的流量，更大限度的減少蒸汽區(qū)的向上移動。在冷凝器上方溫度傳感器一旦被加熱至液體沸騰溫度，就意味著負載超過冷凝器制冷能力，引起蒸汽區(qū)上升過高。這些和其它控制信號可匯總至相應(yīng)可編程邏輯控制器，來輔助對系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)整。工測量及管理研討會27號會刊，美國加利福尼亞州圣何塞，2011年3月20至24日4.聯(lián)系WielandCopperProducts公司，伊利諾伊州惠靈市，(847)465-67895.Tuma,P.等，“兩相浸沒式液冷計算機沸騰強化的正確用途”SEMI-THERM?熱學(xué)技術(shù)研討會發(fā)布會，2019年11月4至6日，微軟公司會議中心，美國華盛頓州雷蒙德市6.許多公司都可提供短期(清潔)和長期(萃取)蒸汽去脂服務(wù)。7./watch?v=oi_iFRAtfus8./index.php?dispatch=categories.view&category_id=243*本文檔的作用是為用戶提供關(guān)于特定3M產(chǎn)品評估、處理和故障排除方面的基本信息。這些信息通常以總體描述或概要的方式提供，以便協(xié)助用戶使用3M公司產(chǎn)品。這些信息不能夠代替用戶對于具體產(chǎn)品使用環(huán)境和條件的分析，以及用戶對于3M產(chǎn)品處理方式的分析。用戶應(yīng)確定此信息是否適用于具體預(yù)期用途及預(yù)期應(yīng)用場合。用戶全權(quán)負責(zé)評估第三方知識產(chǎn)權(quán)，確保用戶的使用以及3M產(chǎn)品的預(yù)期用途不侵犯第三方的知識產(chǎn)權(quán)。監(jiān)管：與您的3M代表取得聯(lián)系以獲取本產(chǎn)品的監(jiān)管信息。技術(shù)信息：本文包含的技術(shù)信息、建議和其他聲明均基于3M認為具有可靠性的測試或體驗，但3M不確保這些信息的準(zhǔn)確性和完整性。產(chǎn)品用途：在特定應(yīng)用下，3M產(chǎn)品的使用和性能受到多種因素影響，這些因素不受3M控制，僅取決于用戶知識，受用戶控制。鑒于3M產(chǎn)品的使用與性能受到多種因素影響，因此由用戶自行評估3M產(chǎn)品，并確定其是否適用于特定的目的、適用于用戶應(yīng)用的方法。質(zhì)保、有限補救措施及免責(zé)聲明：除非在相關(guān)3M產(chǎn)品包裝或產(chǎn)品資料上述明有額外的保證，否則3M保證在產(chǎn)品發(fā)運時每個3M產(chǎn)品