测试装置与通信设备论文提纲

论文题目：通信机柜背板式油冷散热装置的试验研究

摘要：随着数据通信技术的发展,数据中心行业的能耗逐渐增加。数据中心40%～50%的能耗用于通信机柜的冷却系统中,通信机柜选择合适的冷却系统可有效降低能耗。目前,风冷系统是数据中心应用最广泛的冷却系统,其最大散热容量仅为37W/cm~2;随着通信机柜的不断发展,风冷散热系统局限日渐明显,目前已有数据中心产生热通量超过100W/cm~2,风冷散热系统已经无法满足数据通信机柜的散热要求,迫切需要液冷散热系统来对通信机柜进行散热。液冷散热系统包括水冷散热系统和其它液体为散热工质的散热系统,由于水的绝缘性较差,水冷散热系统泄露会对设备形成安全隐患,其工程应用受到一定限制。采用绝缘性能较好的冷却工质就显得特别重要,变压器油在众多液体冷却介质中,具备良好的电绝缘性、导热性以及热回收价值,适合应用于数据中心的液冷系统中,并且对提高通信机柜的散热效率具有积极的意义。在此背景下,本文结合通信机柜的构造特点与油冷散热系统的特性,设计了一种可应用于数据中心通信机柜的背板式油冷散热装置。通过建立的实验测试平台,对不同模拟热源功率（800W、1600W、2400W）工况下油冷式通信机柜与风冷式通信机柜的散热性能进行了对比测试分析;分析了不同模拟热源功率（800W、1600W、2400W）、不同冷却油初始温度（18℃、28℃）等测试工况下背板式油冷散热装置的散热性能,建立了通信机柜背板式油冷散热装置的理论散热模型,并将模型计算值与测试值进行了验证分析,为数据中心液冷散热技术的工程应用提供基本的理论和实验依据。在相同的测试工况下,油冷式通信机柜的累计散热量比风冷式通信机柜的散热量提高了41.53%,平均散热效率提高了48.16%。两种机柜在热源功率为800W～2400W和相同运行时间工况下,油冷式通信机柜内部空气温度与风冷式通信机柜内部空气温度相比其平均降低3.4℃,油冷式通信机柜内部空气温度最高值为52.6℃,风冷式通信机柜内部空气温度最高值为56.1℃。在背板式油冷散热装置的散热性能测试实验中,在热源功率为800W～2400W工况下,装置散热量范围为4378.52～7830.20 k J,平均散热量为6148.44k J,单位功率散热量为3842.775k J/k W;装置散热效率范围为21.08%～78.42%,平均散热效率为42.17%。在热源功率为2400W工况下,装置散热量最大值为7830.20k J。在热源功率为800W时,装置的最大散热效率为78.41%。相同运行时间工况下,通信机柜内部空气温度最高值为52.6℃,机柜内部平均温度为47.7℃,低于机柜内允许的最高工作温度80℃。反映出通信机柜采用背板式油冷散热装置后可有效降低机柜内部空气温度,从而保证通信机柜的稳定和安全运行。热回收特性方面,当通信机柜运行在热源功率为800W～2400W工况下,储热箱内油温最高可达到47.6℃,平均温度为42.3℃;机柜进排风温度最高可达到40.6℃（进入机柜的空气平均温度为26.5℃）,排风平均温度为40.0℃,反映出冷却油温和排风温度均具有一定的热回收价值。利用热力学理论,对背板式油冷散热装置和通信机柜的热平衡过程进行了理论分析,建立了其理论计算模型,并对其进行了验证分析。理论模型值与测试值之间的相对误差为14.81%,反映出所建立的计算模型具有一定的准确性。

关键词：机柜;背板式;油冷散热装置;散热性能;热平衡模型

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 论文来源

1.2 研究背景及意义

1.3 数据中心冷却方式研究现状

1.3.1 房间级冷却

1.3.2 行级冷却

1.3.3 机柜级冷却

1.3.4 服务器级制冷

1.4 通信机柜冷却技术的研究现状

1.4.1 风冷冷却技术

1.4.2 热管冷却技术

1.4.3 液体冷却技术

1.5 存在的主要问题

1.6 主要研究内容

1.7 论文创新性

1.8 本章小结

第二章 实验测试系统

2.1 测试平台构成及工作原理

2.2 测试平台构造及仪器

2.2.1 测试平台构造

2.2.2 测试仪器

2.3 测试工况

2.4 测试数据采集

2.4.1 测点布置

2.4.2 测试步骤

2.4.3 数据采集

2.5 本章小结

第三章 机柜散热性能对比测试分析

3.1 测试工况

3.2 性能测试结果及分析

3.2.1 累计散热量

3.2.2 平均散热效率

3.2.3 散热性能变化规律

3.2.4 机柜内温度分析

3.3 本章小结

第四章 背板式油冷散热装置的散热性能分析

4.1 测试工况

4.2 散热量分析

4.2.1 累计散热量

4.2.2 散热量变化规律

4.2.3 散热量计算模型

4.3 平均散热效率

4.4 散热性能系数

4.5 散热性能变化规律

4.5.1 模拟热源功率对散热性能的影响

4.5.2 冷却油温度对散热性能的影响

4.5.3 冷却油流量对散热性能的影响

4.5.4 风速对散热性能的影响

4.6 机柜内温度分析

4.7 热回收特性

4.8 本章小结

第五章 理论分析

5.1 能量模型的建立

5.2 能量模型验证

5.3 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢