GLOBALGoccia di pressione del tubo di raffreddamento liquido: Come Calcolarlo e controllarlo nei data center AI
In un sistema di raffreddamento del data center AI, il tubo può sembrare un componente relativamente semplice. Da una prospettiva idraulica, tuttavia, ogni tubo aggiunge resistenza al flusso refrigerante.
Tale resistenza diventa importante quando più tubi, raccordi, UQD, collettori e piastre fredde sono collegati nello stesso anello di raffreddamento.
In un rack AI densamente popolato, anche le perdite di pressione relativamente piccole su singoli componenti possono diventare significative quando vengono ripetute in tutto il sistema.
Questo articolo spiega i principali fattori che influenzano la caduta della pressione del tubo e come gli ingegneri possono valutarli durante la progettazione del sistema di raffreddamento liquido del server AI.
Per il principio di base di funzionamento del data center AI raffreddamento liquido, vedere Come funziona il raffreddamento liquido nei data center AI?.
1. Che cosa è la caduta di pressione in un tubo di raffreddamento liquido?
La caduta della pressione è la riduzione della pressione del fluido mentre il refrigerante si muove attraverso un percorso di flusso.
In un tubo di raffreddamento liquido, la pressione viene persa perché il refrigerante in movimento sperimenta la resistenza dalla parete del tubo e dai cambiamenti nel percorso di flusso.
Per un anello di raffreddamento semplificato, il percorso idraulico può assomigliare a questo:
Ogni componente in questo percorso può contribuire alla perdita totale della pressione.
Pertanto, la caduta della pressione del tubo deve essere valutata come parte del sistema idraulico completo piuttosto che come specifica isolata.
2. Perché pressione cadere Matters in AI Data Center Cooling
I server AI possono richiedere un flusso di refrigerante sostanziale a causa del carico termico generato da processori e acceleratori ad alte prestazioni.
Man mano che il flusso di raffreddamento aumenta, la resistenza idraulica diventa generalmente più importante.
Il sistema di raffreddamento deve fornire un flusso sufficiente per trasportare la quantità necessaria di calore lontano dai componenti elettronici.
Se esiste una perdita di pressione eccessiva nel circuito, la pompa deve fornire una pressione aggiuntiva per mantenere quel flusso.
Questo non significa che il tubo con il diametro interno più grande è sempre la scelta migliore. Diametro del tubo, flusso di sistema, spazio disponibile, dimensione della connessione e requisiti di pressione-goccia devono essere considerati insieme.
3. Che determina la caduta della pressione del tubo di raffreddamento liquido?
Varie variabili influenzano la perdita di pressione di un tubo.
- Flusso di raffreddamento
- Diametro interno tubo
- Lunghezza del tubo
- Viscosità refrigerante
- Densità di raffreddamento
- Caratteristiche della superficie interna
- Geometria del percorso di flusso
- Bendi e routing
- Design della connessione
Tra questi fattori, la portata, il diametro interno e la lunghezza del tubo sono spesso particolarmente importanti quando si confrontano le configurazioni del tubo.
4. La portata ha un impatto diretto
Quando più refrigerante ha bisogno di passare attraverso lo stesso tubo, la velocità del fluido aumenta.
Maggiore velocità aumenta generalmente la resistenza idraulica.
Questo è il motivo per cui un tubo che esegue adeguatamente ad una velocità di flusso relativamente bassa può creare un calo di pressione notevolmente più grande quando il sistema di raffreddamento opera ad una maggiore portata.
| Condizioni di flusso | Effetto idraulico tipico |
|---|---|
| Flusso inferiore | Velocità di raffreddamento inferiore e perdita di pressione generalmente inferiore |
| Flusso di progettazione | La caduta della pressione dovrebbe essere verificata rispetto ai requisiti di sistema |
| Flusso più elevato | Velocità di raffreddamento superiore e perdita di pressione generalmente maggiore |
Per questo motivo, i produttori dovrebbero fornire idealmente informazioni a goccia di pressione in condizioni di flusso definite piuttosto che fornire solo un singolo tubo nominale.
5. Perché tubo diametro interno Matters
Il diametro interno è una delle dimensioni più importanti del tubo per prestazioni idrauliche.
Per lo stesso flusso di refrigerante, un passaggio interno più piccolo comporta una maggiore velocità di fluido.
Un passaggio interno più ampio può ridurre la velocità e la resistenza idraulica, anche se può aumentare la dimensione fisica del montaggio.
Questo è particolarmente importante quando il circuito di raffreddamento utilizza tassi di flusso relativamente elevati.
6. Lunghezza del tubo Anche contribuisce alla perdita di pressione
I tubi più lunghi generano generalmente una maggiore resistenza agli attriti rispetto a quelli più corti della stessa costruzione del tubo e del diametro interno.
In un rack AI, la differenza può apparire piccola per un tubo. Tuttavia, un sistema può contenere più tubi di alimentazione e ritorno.
L'effetto idraulico totale deve quindi essere considerato attraverso il circuito completo.
La lunghezza del tubo deve essere mantenuta abbastanza a lungo per il corretto accesso di routing e manutenzione, ma la lunghezza in eccesso non necessaria dovrebbe essere evitata.
7. Proprietà del refrigerante Affect Pressione Goccia
La caduta di pressione non può essere valutata con precisione senza conoscere il refrigerante.
Diversi refrigeranti possono avere diverse caratteristiche viscosità e densità.
Queste proprietà influenzano il comportamento idraulico all'interno del tubo.
Ad esempio, un refrigerante a base d'acqua e un refrigerante contenente una maggiore concentrazione di glicole possono comportarsi in modo diverso anche quando fluiscono attraverso lo stesso tubo alla stessa portata nominale.
8. La temperatura può cambiare le condizioni idrauliche
Le proprietà di raffreddamento possono cambiare con la temperatura.
Poiché la viscosità può variare con la temperatura, il comportamento a goccia di pressione di un ciclo di raffreddamento può anche cambiare tra le condizioni operative.
Questo è un motivo per cui i dati a goccia di pressione devono essere interpretati insieme alla gamma di temperatura effettiva dell'applicazione.
9. I banchi aumentano la pressione di goccia?
Sì. I cambiamenti nella direzione del flusso possono contribuire ad una resistenza idraulica aggiuntiva.
Un tubo instradato con più curve può quindi avere un diverso comportamento a goccia di pressione da un tubo dritto della stessa lunghezza nominale.
In pratica, gli ingegneri dovrebbero distinguere tra:
- Perdita di frizione lungo la lunghezza del tubo
- Resistenza aggiuntiva causata da curve
- Restrizione causata da raccordi
- Restrizione causata dagli UQD
Il routing dovrebbe anche rispettare il raggio minimo di curvatura del tubo specificato.
Per una discussione più ampia di routing tubo e selezione, vedere Come scegliere il tubo di raffreddamento liquido giusto per server AI.
10. Gli UQD possono contribuire alla caduta totale della pressione
In molti sistemi di raffreddamento a liquido, gli UQD vengono utilizzati per semplificare la connessione e la disconnessione delle apparecchiature.
Tuttavia, un UQD fa parte del percorso idraulico.
Il suo passaggio interno e la geometria del flusso possono contribuire alla perdita di pressione.
Ciò significa che gli ingegneri dovrebbero evitare di valutare il tubo, ignorando l'hardware di connessione.
Quando si confrontano diverse assiemi di tubo, il percorso di flusso completo fornisce un riferimento ingegneristico più utile del tubo da solo.
11. Raccordi per tubi dovrebbero essere inclusi nella Calcolo
Un assemblaggio del tubo normalmente contiene raccordi o componenti di connessione a una o entrambe le estremità.
La geometria interna di questi componenti può creare ulteriore resistenza.
Un tubo nominale di grandi dimensioni può quindi avere un percorso di flusso relativamente restrittivo se i componenti di collegamento hanno un passaggio interno più piccolo.
Quando la caduta della pressione è critica, gli ingegneri dovrebbero esaminare il percorso di connessione completo dal tubo ID attraverso il raccordo e UQD.
12. Goccia di pressione e selezione della pompa sono collegati
La pompa deve fornire sufficiente pressione per superare la resistenza idraulica del circuito di raffreddamento mantenendo la portata richiesta.
Una relazione semplificata può essere espressa come:
Il processo di selezione della pompa è più dettagliato e dipende dall'architettura di raffreddamento completa.
Tuttavia, ridurre al minimo la resistenza idraulica non necessaria può rendere il sistema complessivo più facile da gestire.
13. Perché un tubo più grande non è sempre la risposta migliore
È tentando di risolvere le preoccupazioni di caduta della pressione semplicemente aumentando il diametro del tubo.
Questo approccio può funzionare in alcune situazioni, ma non è sempre pratico.
Un tubo più grande può richiedere:
- Raccordi più grandi
- UQD più grandi
- Più spazio di installazione
- Più grande raggio di routing
- Porte diverse
Pertanto, l'obiettivo dell'ingegneria è normalmente quello di trovare un adeguato equilibrio tra prestazioni idrauliche e integrazione fisica.
14. Pressione goccia dovrebbe essere considerato accanto Bend Radius
Un tubo ha bisogno di adattarsi allo spazio disponibile rack senza creare eccessiva piegatura o piegatura.
Una configurazione di routing molto stretta può alterare il passaggio di flusso efficace.
Pertanto, la valutazione della pressione-drop dovrebbe essere eseguita sulla configurazione di installazione prevista ogni volta che possibile.
Il processo di selezione pratica dovrebbe includere sia i requisiti idraulici che meccanici.
15. Valutazione della pressione e caduta della pressione sono specifiche diverse
Queste due specifiche sono a volte confuse.
Valutazione della pressione descrive la pressione che il tubo è progettato per resistere a determinate condizioni.
Goccia di pressione descrive la perdita di pressione che si verifica come il refrigerante scorre attraverso il tubo.
Un tubo può avere un alto grado di pressione pur producendo ancora più perdita di pressione rispetto a quanto desiderato ad una determinata portata.
16. Come gli ingegneri possono confrontare diverse dimensioni del tubo
Quando si valutano le dimensioni del tubo, utilizzare le stesse condizioni operative per ogni candidato.
Un confronto utile dovrebbe mantenere coerente le seguenti variabili:
- Raffreddamento
- Temperatura di raffreddamento
- Tasso di flusso
- Lunghezza del tubo
- Configurazione della connessione
I dati relativi alla caduta della pressione possono quindi essere confrontati in modo più significativo.
| Parametro | Candidato A | Candidato B | Candidato C |
|---|---|---|---|
| Diametro interno | Più piccolo | Media | Più grande |
| Tasso di flusso | Stessa condizione di prova | ||
| Raffreddamento | Stesso refrigerante | ||
| Lunghezza del tubo | Stessa lunghezza di prova | ||
| Goccia di pressione | Misura | Misura | Misura |
17. Un pratico processo di valutazione a pressione
Questo approccio riduce il rischio di ottimizzare un componente mentre si crea una restrizione indesiderata da qualche altra parte nel circuito di raffreddamento.
18. Come la caduta della pressione si riferisce alla densità di AI Rack
Poiché i sistemi di calcolo AI diventano più densamente integrati, l'architettura di raffreddamento può diventare più complessa.
Più processori, piastre fredde e punti di connessione possono richiedere ulteriori percorsi refrigeranti.
Questo può aumentare il numero di componenti che contribuiscono alla resistenza idraulica totale.
Per i sistemi di raffreddamento ad alta densità, la gestione a goccia di pressione diventa quindi una parte importante del design a livello di sistema.
19. Goccia di pressione dovrebbe essere valutato al livello di sistema
Un fornitore di tubi può fornire informazioni a goccia di pressione per un particolare tubo in condizioni di prova specificate.
Queste informazioni sono utili, ma non rappresentano la perdita di pressione dell'intero ciclo di raffreddamento.
La valutazione a livello di sistema dovrebbe includere:
- CDU
- Manipolare
- Tubo di alimentazione
- UQD
- Raccordi
- Piastra fredda
- Tubo di ritorno
- Altre restrizioni di flusso
Questa distinzione è importante quando traduce i dati dei componenti in un vero e proprio rack AI.
20. Quali dati dovrebbero essere richiesti da un fornitore di tubo?
Quando la caduta della pressione è un importante parametro di progettazione, gli ingegneri dovrebbero richiedere informazioni sufficienti per riprodurre o interpretare le condizioni di prova del fornitore.
Informazioni utili includono:
- Diametro interno tubo
- Lunghezza del test
- Raffreddatore utilizzato per il test
- Temperatura di raffreddamento
- Tasso di flusso
- Risultato della pressione
- Configurazione della connessione
Senza le condizioni di prova, un numero di goccia di pressione può essere difficile da applicare direttamente ad un altro sistema di raffreddamento.
21. Opzioni del tubo di raffreddamento liquido CJAN
CJAN fornisce diverse configurazioni del tubo di raffreddamento liquido che possono essere valutate secondo i requisiti di sistema.
La corrente Tubo di raffreddamento liquido CJAN LCH è progettato per applicazioni di raffreddamento a liquido in cui gli ingegneri devono considerare insieme requisiti idraulici, termici e meccanici.
Altre configurazioni includono CJAN LCH-SD e CJAN LCH-SDS.
La selezione del prodotto deve essere basata sui requisiti attuali di raffreddamento, pressione, temperatura, portata, dimensioni e connessione.
22. Collegare l'analisi della pressione-Drop con la selezione del tubo
La caduta di pressione non deve essere trattata come un calcolo isolato eseguito dopo che il tubo è già stato selezionato.
Dovrebbe essere incluso durante il processo di selezione iniziale del tubo.
Il quadro di selezione più ampio è coperto Come scegliere il tubo di raffreddamento liquido giusto per server AI.
Tale processo considera compatibilitÃ, portata, pressione, temperatura, dimensioni del tubo, raggio di curvatura, ambiente meccanico e requisiti UQD insieme.
23. Goccia di pressione in un assemblaggio del tubo di raffreddamento liquido reale
L'assemblaggio del tubo finito può comportarsi in modo diverso da una semplice lunghezza retta del tubo.
Per esempio, un assemblaggio tipico può includere:
Ogni sezione può influenzare il risultato idraulico finale.
Per questo motivo, il prototipo o il test a livello di montaggio possono essere preziosi quando il sistema di raffreddamento ha stretti requisiti idraulici.
24. Cinque errori comuni nella valutazione della pressione-drop
Errore 1: guardare solo il diametro del tubo
Il diametro conta, ma non descrive l'intero percorso idraulico.
Mistake 2: Ignora la portata
I dati a goccia di pressione senza una condizione di flusso definita è difficile da interpretare.
Errore 3: ignorare gli UQD
Gli UQD fanno parte del percorso di flusso e possono contribuire ad una resistenza aggiuntiva.
Mistake 4: Ignorando la temperatura del refrigerante
Le proprietà del refrigerante possono variare con la temperatura, influenzando il comportamento idraulico.
Errore 5: Valutazione Solo un tubo dritto
L'installazione finale può contenere curve, raccordi e componenti di connessione che cambiano la perdita di pressione effettiva.
25. Una semplice lista di controllo del design
| Domanda | Check |
|---|---|
| Che refrigerante viene usato? | Confermare la formulazione e la temperatura |
| Quale portata è richiesta? | Definire target e range operativo |
| Qual è l'ID del tubo? | Controllo dei requisiti idraulici |
| Quanto dura il tubo? | Includere la lunghezza di instradamento reale |
| Quali accessori sono utilizzati? | Controllare il percorso di flusso interno |
| Che UQD viene utilizzato? | Limite di flusso di controllo |
| Qual è la caduta totale della pressione? | Valutare il ciclo completo |
| Il punto di funzionamento della pompa è adatto? | Confermare il flusso e la pressione richiesti |
Conclusioni
La caduta della pressione del tubo di raffreddamento liquido è una considerazione a livello di sistema nel raffreddamento del data center AI.
Portata, diametro interno tubo, lunghezza tubo, proprietà refrigeranti, temperatura, curve, raccordi e UQD possono influenzare la resistenza idraulica del circuito di raffreddamento.
L'approccio più utile è quindi quello di valutare il percorso completo del refrigerante piuttosto che selezionare un tubo basato solo sulla pressione o sulla dimensione nominale.
Per i progetti di raffreddamento del server AI, CJAN fornisce configurazioni del tubo di raffreddamento liquido LCH, LCH-SD e LCH-SDS che possono essere valutate in base a specifiche esigenze applicative.
Quando si richiede una raccomandazione del tubo, fornendo il refrigerante, la portata, la pressione, la temperatura, le dimensioni del tubo e la configurazione di connessione dà al fornitore una base molto più forte per la valutazione dell'ingegneria.
Per ulteriori informazioni, visitare il sito Soluzioni di raffreddamento liquido CJAN pagina o revisione Tubo di raffreddamento liquido CJAN LCH.
