【摘 要】
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随着大数据与大型科学计算的迅猛发展,浸没式液冷技术成为当前服务器冷却的主要技术,中科曙光自2017年交付“首套商用浸没式液冷服务器”以来,已成为国内液冷服务器技术的引领者。但服务器运转几个月后,电路板器件上析出了一种物质,这种析出物的存在降低了散热效果,需要定期清理,影响了服务器的长周期平稳运行。为此,本论文拟开展增加析出物在冷媒中溶解度的添加剂研究,解决析出物降低服务器散热效果的问题。首先采用气
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随着大数据与大型科学计算的迅猛发展,浸没式液冷技术成为当前服务器冷却的主要技术,中科曙光自2017年交付“首套商用浸没式液冷服务器”以来,已成为国内液冷服务器技术的引领者。但服务器运转几个月后,电路板器件上析出了一种物质,这种析出物的存在降低了散热效果,需要定期清理,影响了服务器的长周期平稳运行。为此,本论文拟开展增加析出物在冷媒中溶解度的添加剂研究,解决析出物降低服务器散热效果的问题。首先采用气-质联用技术对电路板析出物进行了成分分析研究,结果表明,电路板析出物主要是4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺,源自电路板中防老剂的析出。基于4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺潜在的溶解性能,初筛选出26种添加剂候选者,研究了添加剂与冷媒的互溶性、添加剂对析出物的溶解性、添加剂对CPU外框的溶解性,最终筛选出乙酸乙酯和甲基环己烷两种添加剂。然后采用高效液相色谱法研究了析出物在乙酸乙酯、甲基环己烷、冷媒、乙酸乙酯(甲基环己烷)+冷媒混合溶剂中的溶解度,研究结果表明,析出物在冷媒中不溶解,在添加剂及添加剂+冷媒混合溶剂中的溶解度随温度和添加剂加入量的增高而增大,且在乙酸乙酯体系中的溶解度高于甲基环己烷体系。之后对溶解度数据进行了模型关联研究,采用3种经验方程(Van’t Hoff、Apelblat、λh)和2种活度系数方程(NRTL、Wilson)对纯溶剂体系的溶解度数据进行了拟合且拟合效果良好,其中活度系数方程的拟合效果最优,平均相对偏差均小于0.5%。另外在上述5种方程的基础上增加了JA-Apelblat经验方程对混合溶剂体系溶解度数据进行了拟合,拟合结果表明4种经验方程的拟合效果良好,平均相对偏差均小于2%,而2种活度系数方程的拟合效果较差,平均相对偏差均大于6%。此外,基于修正的Van’t Hoff模型计算了溶解过程中的热力学参数,发现Δ°7)、Δ°7)和Δ°7)均大于0,证明溶解过程为吸热、熵增的非自发过程。最后本文进行了工业小试研究,测定了添加剂+冷媒混合液的燃爆性能,测定结果表明乙酸乙酯(甲基环己烷)+冷媒混合液在遇热、满罐、通风良好的环境下不燃不爆。进一步研究了混合液对电路板的兼容性,研究发现电路板零器件分别浸泡在混合液中三个月后,零器件的重量、外观和混合液的成分均无变化,结果表明乙酸乙酯(甲基环己烷)+冷媒混合液与电路板兼容性良好。本文还搭建了真机平台,测试了乙酸乙酯(甲基环己烷)+冷媒混合液在真机环境下对电路板析出物的溶解性能,向含有25 kg冷媒的真机中加入4.34%的乙酸乙酯(4.81%的甲基环己烷),运行三个月后发现电路板上的析出物全部溶解。本研究开发的添加剂成本低、兼容性好、燃爆性能好,与原有冷媒结合能够有效溶解电路板析出物,解决了电路板析出物降低散热效果的问题,促使液冷服务器长周期稳定运行,具有良好的工业应用前景。
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