一種高發熱量的云服務器低溫試驗系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機測試技術領域，特別涉及一種高發熱量的云服務器低溫試驗系統。
【背景技術】
[0002]隨著云計算技術的快速發展，云服務器應運而生。云服務器通過硬件聚合實現了計算、存儲、網絡的模塊化，散熱、供電、管理的集中化。基于云服務器的基礎架構，可設計出豐富多樣的節點及配置。因此，云服務器具有計算密度高、存儲密度高、體積大、發熱量大的特征。為了科學驗證云服務器的散熱設計，需要設計一個滿足高發熱量的云服務器的高低溫交變濕熱試驗室。
[0003]云服務器為整機柜一體化設計，包含了 42U高度的機柜、冗余AC供電電源、散熱風扇模組、32個服務器節點、3臺48 口以太網交換機等，云服務器的外形尺寸較大。
[0004]云服務器不帶外包裝時的尺寸:
600 mm W (寬)X 1200 mm D (深)X 2500mm H (高)
云服務器帶外包裝時的尺寸:
1000 mm W (寬)X 1400 mm D (深)X 2550mm H (高)
單臺服務器最大負載功率為15KW，同時放置兩臺服務器，共計30KW。30KW供電負載，100%用于發熱，即30KW的發熱量。
[0005]機柜內的服務器節點采取水平放置，冷風從前部進風，經過發熱的CPU、內存、硬盤、主板等，熱風從后部出風。為了滿足云服務器節點的散熱需要，云服務器配置了風扇進行風冷。每套云服務器最大配置33個140mm x 140mm x 38mm規格的風扇，循環風量大于20400CMH (立方米每時)。
[0006]云服務器體積大，發熱量大，風流量大，為了對云服務器進行高低溫交變濕熱試驗，需要設計一個大型的工作室，2500mm W (寬)X3000mm D (深)X3000mm H (高)，可以同時放入兩臺云服務器進行試驗。
[0007]基于此，本發明對云服務器的發熱量進行了分析和測算，提出了一種針對高發熱量云服務器產品的高低溫交變濕熱試驗室的設計方法，可推廣應用到同類高發熱量服務器產品的試驗設計中。

【發明內容】

[0008]本發明為了彌補現有技術的缺陷，提供了一種合理有效的高發熱量的云服務器低溫試驗系統。
[0009]本發明是通過如下技術方案實現的:
一種高發熱量的云服務器低溫試驗系統，其特征在于:采用兩臺半封閉壓縮機，其中一臺為6缸壓縮機，另一臺為4缸壓縮機；工作室溫度在0°C以上時，僅6缸壓縮機工作，工作室溫度在(TC以下時，兩臺壓縮機同時工作；工作室進行濕熱試驗時僅啟動6缸壓縮機進行交變或恒定濕熱試驗；工作室恒溫時，制冷量的調節采用控制冷媒流過換熱器的量和壓縮機卸載調節。
[0010]所述壓縮機分別為一臺HGX7/1620-4S，R404A級，功率約40P的6缸壓縮機和一臺HGX6/1240-4, R23級，功率約25P的4缸壓縮機。
[0011]所述6缸壓縮機通過增加能量調節閥，自動調節關閉壓縮機氣缸的吸氣通道，減少壓縮機氣缸的工作數量，減少2個，能夠與4缸壓縮機復疊式制冷關系的功率匹配。
[0012]本發明的有益效果是:該高發熱量的云服務器低溫試驗系統，采用一大一小兩臺制冷功率非對稱的壓縮機封閉壓縮機協同工作，實現了在試驗時大幅度節能；此外，滿足了云服務器最大30KW發熱量的高低溫交變濕熱試驗要求。
【具體實施方式】
[0013]為了滿足云服務器的高低溫試驗，根據試驗技術指標要求進行熱工估算，然后選擇對應的壓縮機方案予以解決。
[0014]所述高發熱量的云服務器低溫試驗系統，技術指標要求如下:
1、工作室尺寸:2.5mX3mX3m (WXDXH) =22.5m3 ；
2、溫度范圍:-50~80°C；
3、濕度范圍:10~98%；
4、負載特性:靜態時3200kg;工作狀態時3000kg，30kw發熱輸出；
5、升降溫要求:
I)靜態:3200kg (分為兩種情況:①不開機，無包裝不開機，有完整的紙板棧板包裝)。
[0015]降溫時間要求:
從 25°C?一40°C 約 65min;
從 70°C?一40°C 約 I1min。
[0016]升溫時間要求:
從 25°C?70°C約 40min ；
從-40°C?70°C 約 70min。
[0017]工作狀態:3000kg ;有最大30kw發熱量輸出。
[0018]降溫時間要求:
從 25 °C ?(TC 約 30min ;
從 55 °C ?(TC 約 60min。
[0019]升溫時間要求:
從 25°C ?55°C 約 20min ；
從 0°C ?55°C 約 40min。
[0020]試驗室所需制冷功率主要應能滿足以下要求，即:
3200Kg靜態負載下，從70°C降至-40°C，平均降溫速率約1°C /min ；
3000Kg負載，30kw發熱量條件下，從55°C降至(TC，平均降溫速率約1°C /min ；
所選壓縮機如能滿足以上制冷功率情況，則在其它嚴酷度小于以上條件的試驗條件下運行，其所選壓機均可滿足，且降溫時間還可縮短。
[0021]以下為上述技術指標要求所需制冷功率:
(一)3200kg靜態負載，從70°C降至-40°C，平均降溫速率約1°C /min。
[0022]1、傳熱功率:
I)、圍護傳熱:用δ 100硬聚胺脂發泡板(內表面不銹鋼板δ I ;外表面鋼板δ I)傳熱系數 K 取 0.03W / m2 0C:
ql = kl Fl (Tl — Τ2)*η1 = 0.03X54X (70 + 40) X 1.1 ^ 196w式中:1.1為系數，考慮到圍護結構的漏熱及其它因素；
Kl-傳熱系數，當墻板厚為10mm厚時，K^0.03ff/m2 °C，并近似取各面K值相同。
[0023]Fl-圍護結構的傳熱面積約54m2 TI=70。。
T2=-40°C
1)、觀察窗:觀察窗面積F2= 0.4X0.5=0.2m2, k2取3W / m2 V ；2扇觀察窗: q2 = 2Xk2 F2(T1 — T2) = 2X3X0.2Χ (70 + 40) = 132w
2)、觀察窗防霜加熱器:
取 q3 = 300W
2)、風機發熱:考慮6臺離心風機，總功率為9000w q4 = η.Ν = 9000X0.75 = 6750w
3)、門框加熱器:
取 q5=1500W
總傳熱功率 Σ ql = ql + q2 + q3 + q4 + q5 = 11128w
2、熱負載:
1)、試驗室內空氣Ql:
Ql = Gl Cl (Tl — T2) = 26.76X1.29X1.005X (70 + 40) = 3816kj式中Gl為空氣重量(kg)，Cl為空氣比熱等于1.005KJ/Kg*°C空氣的密度大約為1.29千克每立方米
2)、保溫層Q2:
Q2 = G 2*C2(Tl - T2)/2=5.72X0.837 X 39 X (70 + 40)/2 = 10270kj
式中G2為保溫材料重量(取容重39kg/m3，庫板廠家提供)。C2為保溫材料的比熱，其值等于0.837 KJ/Kg*°C，考慮到保溫材料溫度為內低、外高，其溫度變化近似按ΛΤ/2計算。
[0024]3)、內膽、風板 Q3:
Q3 = G 3*c3.(Tl — T2) = 84X1X7.85X0.5X (70 + 40) = 36267kj式中G3為試驗室內膽與風板重量之和，C3為比熱，取0.5 KJ/Kg*°C。
[0025]4)、蒸發器、風機Q4:
Q4 = G 4.C4(Tl — T2) = 300X0.6X110 = 19800kj
式中G4為蒸發器、風機重量之和，C4為平均比熱，取0.6 KJ/Kg*°C。
[0026]5)、試品 Q5:
Q5 = G 5.C5 (Tl — T2).η 5 = 2 X 1600 Χ0.55 X (70 + 40) X 0.7 = 135524kj式中:G 5為試品重量3200Kg ;C5為比熱，因負載材料的組成特點，其中鋼材為主要成分，故取此系數為0.55KJ/Kg*°C。η 5為系數，考慮到箱內空氣溫度降至_40°C時，負載溫度變化由表及內滯后于空氣溫度，故近似按負載已有70%的材料降至-40°C計算。
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