來源 | Applied Thermal Engineering

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背景介紹

隨著互聯網的突飛猛進和數據中心規模的不斷擴大，5G、大數據等新興技術走進人們的日常生活。數據中心的規模和數量也在不斷增加，能源消耗急劇增加。因此，節能降耗已成為人們的關注焦點。然而，空調制冷系統的能耗占整個數據中心能耗的40%以上。因此，新型冷卻系統既要滿足數據中心散熱的要求，又要盡可能降低能耗。

環路熱管（LHP）采用重力分離式，具有高導熱率和高度可調結構的協同優勢。同時，LHP裝置根據蒸發器和冷凝器相對分離的特點，將密閉柜體與外界環境隔離，避免灰塵、濕氣等外部環境因素的干擾，保證內部運行的穩定性。最重要的是，將環路熱管應用于數據中心的熱管理，可以彌補傳統 風冷散熱抗干擾能力弱、空調制冷能耗高的缺點。此外，微通道平行流換熱器具有結構緊湊、制冷劑充注量少、傳熱性能好的優點，目前主要應用于汽車空調、小型制冷設備等。因此，采用微通道并流換熱器作為LHP的蒸發段和冷凝段是一種新型高效的散熱方式，具有良好的散熱效果。在充電站、數據中心等封閉機柜散熱領域具有較高的應用前景。

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成果掠影

近期，東南大學能源與環境學院陳振乾教授團隊提出了三維分布參數模型并結合實驗系統，研究了填充率、高度差、換熱器結構和運行參數對MCLHP系統傳熱性能的影響。研究團隊特別提出了泵輔助MCLHP來提高傳熱能力。分布參數模型與響應面法相結合的模擬表明，最大傳熱能力為1.402 kW，填充率為79.7%。雖然改變結構參數會提高傳熱能力，但它將通過增加空間結構和空氣阻力來補償。研究所提出的泵輔助MCLHP系統可以穩定運行，傳熱能力高達4kW，在充電樁和數據中心等高熱通量冷卻中具有潛在的應用前景。相關研究成果以“Application of distributed parameter model in thermal management of microchannel loop heat pipe”為題發表于《Applied Thermal Engineering》。

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圖文導讀

圖1 (a) MCLHP系統；(b)微通道平行流換熱器的結構和控制體積；(c)換熱器中的流體流體路徑和壓降

圖2 CV數量對MCLHP系統模擬傳熱容量和偏差的影響

圖3 (a)實驗MCLHP系統；(b) MCLHP系統，部分黃色，測試泵輔助MCLHP系統的傳熱性能

圖4 結構參數對傳熱能力的影響：(a)填充比和高度差；(b)填充比和平管高度；(c)填充比和散熱片間距；(d)高差和平管高度；(e)高度差和散熱片間距；(f)扁管高度和散熱片間距

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