面向数据中心冷却的蒸发式冷凝器翅片结构多目标优化

段少斌; 谷雅秀; 任现超; 贾文竹; 何跃飞; 康凯; 王晓坡

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (12) : 216 -227.

段少斌, 谷雅秀, 任现超, 贾文竹, 何跃飞, 康凯, 王晓坡

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摘要

针对数据中心机房高功率密度散热需求及冷却系统高能耗问题，提出基于换热设备本身优化的设计方案，以椭圆套管蒸发式冷凝器为研究对象，采用数值模拟与正交试验相结合的方法，对其翅片结构参数进行多目标优化。优化结果表明：最优翅片结构参数为翅片高度24 mm、厚度1 mm、间距4 mm。在此参数组合下，蒸发式冷凝器综合评价因子较优化前提升了6.41%。为进一步验证优化效果，实验研究了多种工况参数对优化前后蒸发式冷凝器传热性能的影响规律。实验结果表明：优化后蒸发式冷凝器在迎面风速为2.8 m·s^-1、喷淋密度为5.6 g·m^-1·s^-1时综合性能最优，总换热量为4 280.38 W,较优化前提升了36.35%,压降为12.18 Pa,较优化前降低了19.86%。过大的空气湿球温度和冷却水流量会抑制冷凝器的外传热过程，但优化后换热量与优化前相比仍有所提升。该研究可为数据中心冷却系统的节能优化设计与高效低耗运行提供理论依据。