GLOBALDiametro interno del tubo di raffreddamento liquido vs. portata: cosa gli ingegneri devono sapere
Quando gli ingegneri selezionano un tubo di raffreddamento liquido per un data center AI, il diametro interno è una delle dimensioni più importanti da valutare. L'ID tubo influisce direttamente sulla zona di flusso disponibile, velocità di raffreddamento e resistenza idraulica.
Tuttavia, la dimensione del tubo non deve essere selezionata semplicemente abbinando la porta di connessione su un server, collettore o unità di raffreddamento. La portata richiesta, proprietà di refrigerante, lunghezza del tubo, caduta di pressione consentita, raccordi e connessioni UQD influenzano tutte le dimensioni del tubo appropriate.
Per sistemi di raffreddamento del data center AI ad alta densità, la comprensione del rapporto tra diametro interno del tubo e portata può aiutare gli ingegneri a costruire un design idraulico più equilibrato.
Perché liquido raffreddamento tubo diametro interno Matters
Il diametro interno determina l'area trasversale disponibile per il raffreddamento a scorrere attraverso il tubo.
Per un tubo circolare, l'area di flusso interna può essere espressa come:
Dove? A è l'area di flusso interna e D è il diametro interno tubo.
Poiché il diametro è quadrato in questa relazione, un cambiamento relativamente piccolo del diametro interno può produrre un cambiamento significativo nell'area di flusso disponibile.
Questo è il motivo per cui gli ingegneri dovrebbero considerare l'identificativo del tubo reale piuttosto che affidarsi solo alla dimensione nominale del tubo quando si progetta un circuito di raffreddamento liquido.
Come l'ID del tubo influisce sulla velocità di raffreddamento
La portata e la velocità di raffreddamento sono strettamente correlati.
Il rapporto di base può essere espresso come:
Dove? Q è portata volumetrica, A è zona di flusso e V è velocità media di raffreddamento.
Se la portata richiesta rimane costante mentre l'ID tubo diventa più piccolo, l'area di flusso disponibile diminuisce, il refrigerante deve quindi viaggiare ad una velocità media superiore.
La maggiore velocità aumenta generalmente la resistenza attrito e può contribuire a una maggiore perdita di pressione attraverso il tubo.
Cosa succede quando l'ID del tubo è troppo piccolo?
Un tubo sottodimensionato può creare diverse sfide idrauliche.
- Velocità di raffreddamento superiore
- Goccia di pressione più alta
- Maggiore esigenza di pressione della pompa
- Riduzione del margine idraulico
- Maggiore sensibilità alle restrizioni in raccordi e accoppiamenti
Questi effetti diventano più importanti quando un anello di raffreddamento contiene più assiemi di tubo, raccordi, giunti UQD, collettori e piastre fredde.
Cosa succede quando l'ID del tubo è troppo grande?
Un diametro interno più grande non è automaticamente la soluzione migliore.
L'aumento del tubo ID può ridurre la resistenza idraulica in condizioni di flusso simili, ma un tubo più grande può anche richiedere più spazio di installazione e più grandi raccordi.
Può anche influenzare la flessibilità di routing e il raggio di curvatura, che può diventare importante all'interno di rack server AI ad alta densità.
L'obiettivo è quindi di non selezionare il tubo più grande possibile, ma di selezionare un ID che soddisfa i requisiti idraulici senza creare inutili vincoli meccanici.
Tasso di flusso dovrebbe essere definito prima della dimensione del tubo
Il dimensionamento del tubo dovrebbe normalmente iniziare con la portata del refrigerante richiesta.
Il flusso richiesto dipende da fattori come il carico di raffreddamento, le proprietà di refrigerante, l'aumento di temperatura consentito e l'architettura del sistema di raffreddamento.
Per ulteriori informazioni, vedere:
Capire i requisiti di flusso del refrigerante nei data center AI
ID tubo e goccia di pressione
La caduta della pressione è uno dei fattori idraulici più importanti colpiti dal diametro interno del tubo.
Mentre il refrigerante passa attraverso un tubo, l'attrito tra il fluido e la parete del tubo causa la perdita di energia.
- Diametro interno
- Tasso di flusso
- Lunghezza del tubo
- Viscosità refrigerante
- Temperatura di raffreddamento
- Caratteristiche della superficie interna
- Pannelli e raccordi
Per un dato refrigerante e portata, un ID tubo più piccolo generalmente si traduce in una maggiore resistenza idraulica.
Per una discussione più dettagliata, vedere:
Lunghezza del tubo Affetti anche goccia di pressione
Il diametro interno non deve essere considerato indipendente dalla lunghezza del tubo.
In condizioni altrimenti paragonabili, un tubo più lungo generalmente crea una maggiore perdita di pressione attrito rispetto ad un tubo più corto.
Tuttavia, fare un tubo inutilmente corto può creare tensione di installazione, limitare il movimento delle attrezzature o rendere più difficile l'accesso al servizio.
L'obiettivo pratico è una lunghezza del tubo che supporta il routing richiesto mantenendo la resistenza idraulica nei limiti di progettazione del sistema.
Proprietà del liquido di raffreddamento
Diversi fluidi di raffreddamento possono avere diverse proprietà viscosità e termiche, che influenzano la resistenza idraulica e quindi devono essere considerati durante il dimensionamento del tubo.
La viscosità del refrigerante può anche cambiare con la temperatura. Di conseguenza, le prestazioni idrauliche dovrebbero essere considerate attraverso l'intervallo di temperatura di esercizio previsto piuttosto che a una sola temperatura.
La compatibilità con il liquido di raffreddamento è un'altra considerazione separata. Un materiale per tubi deve essere compatibile con il refrigerante previsto durante le condizioni di servizio previste.
Vedi:
L'ID del tubo non è l'unica restrizione di flusso
Un tubo di dimensioni corrette può ancora essere parte di un assemblaggio idraulico restrittivo.
Altri componenti possono contribuire alla perdita totale della pressione, tra cui:
- Raccordi
- Raccordi UQD
- Valvole
- Manifolds
- Piatti freddi
- Filtri
- Altri componenti di controllo del flusso
Ad esempio, aumentare l'ID tubo pur mantenendo un passaggio di flusso significativamente più piccolo all'interno di un accoppiamento può fornire meno beneficio idraulico del previsto.
I raccordi UQD dovrebbero essere inclusi nel disegno idraulico
Gli accoppiamenti UQD forniscono una comoda connessione e disconnessione per i sistemi di raffreddamento a liquido, ma diventano anche parte del percorso di flusso refrigerante una volta installato.
Gli ingegneri dovrebbero quindi considerare la dimensione della connessione UQD, il passaggio del flusso interno, la portata richiesta e la caduta della pressione durante la progettazione di un tubo di raffreddamento liquido.
Per ulteriori informazioni, vedere:
Liquid Cooling Hose Scollegamenti rapidi: Come scegliere UQD Couplings per server AI
ID tubo, spessore della parete e rinforzo
Anche il diametro interno deve essere valutato insieme allo spessore della parete e al rinforzo.
Due tubi possono avere lo stesso diametro interno ma dimensioni esterne diverse a causa delle differenze nella costruzione di pareti o rinforzo.
Queste differenze possono influenzare:
- Capacità di pressione
- Flessibilità
- Raggio del banco
- Fissare la compatibilità
- Spazio di installazione
Per le applicazioni del data center AI, la costruzione completa del tubo dovrebbe quindi essere considerata piuttosto che selezionare il tubo da solo ID.
Come Hose Routing può influenzare le prestazioni di flusso
Il diametro interno teorico di un tubo non rappresenta sempre la sua condizione installata.
L'eccessiva piegatura, il routing tagliente o la chinatura possono limitare il passaggio di flusso efficace e aumentare la resistenza idraulica.
Ciò è particolarmente rilevante negli ambienti di server AI compatti in cui i tubi possono aver bisogno di passare attraverso spazi limitati intorno a server, collettori e apparecchiature di raffreddamento.
Vedi:
Fresatura del tubo di raffreddamento liquido: Come evitare i Kinks e l'eccessiva Bending
Come selezionare il tubo appropriato ID
Un pratico processo di raffreddamento del tubo liquido può seguire diversi passaggi.
↓
Flusso di raffreddamento richiesto
↓
Proprietà di raffreddamento
↓
Goccia di pressione consentita
↓
Diametro interno del tubo
↓
Lunghezza del tubo
↓
Raccordi e UQD
↓
Routing e Bend Radius
↓
Selezione del tubo finale
Questo approccio impedisce il dimensionamento del tubo di essere basato su un solo parametro, come il diametro della connessione.
Più piccolo vs Larger Hose ID
| Parametro | ID più piccolo | ID più grande |
|---|---|---|
| Area di flusso | Più piccolo | Più grande |
| Velocia con la stessa portata | Più alto | In basso |
| Resistenza idraulica | Generalmente più alto | Generalmente più basso |
| Spazio di installazione | Generalmente più basso | Generalmente più alto |
| Potenziale raggio di curva | Spesso più piccolo | Spesso più grande |
| Requisiti di connessione | Generalmente più piccolo | Generalmente più grande |
Questo confronto illustra perché né il più piccolo né il più grande tubo disponibile è automaticamente la scelta corretta.
Requisiti di flusso del carico e del tubo di raffreddamento
La portata del tubo richiesta viene in definitiva dai requisiti termici del sistema di raffreddamento.
Per un sistema di raffreddamento a liquido, il flusso richiesto deve essere sufficiente per trasportare la quantità di calore necessaria mantenendo le condizioni di temperatura operative previste.
Poiché i server AI diventano più esigenti dal punto di vista termico, i circuiti di raffreddamento possono richiedere maggiori portate, rendendo sempre più importante il design idraulico.
L'ID del tubo dovrebbe quindi essere valutato contro il carico di raffreddamento previsto piuttosto che selezionato indipendentemente.
Errori di selezione del tubo comune ID
1. Selezionando la dimensione del tubo solo dal diametro della porta
Un diametro di connessione corrispondente non garantisce automaticamente prestazioni idrauliche adeguate.
2. Scegliere il più piccolo tubo disponibile
Un tubo più piccolo può risparmiare spazio di installazione, ma può aumentare la velocità di raffreddamento e la perdita di pressione alla portata richiesta.
3. Scegliere il tubo più grande disponibile
Un tubo più grande può ridurre la resistenza idraulica, ma può creare inutili requisiti di installazione e connessione.
4. Ignorando il tubo Lunghezza
I tubi più lunghi aumentano generalmente la perdita di pressione attrito.
5. Ignorare UQD e fissare restrizioni
Il tubo può avere un diametro interno adatto mentre un altro componente crea una restrizione significativa nel percorso di flusso.
6. Ignorando le proprietà del refrigerante
La viscosità refrigerante e la temperatura influenzano le prestazioni idrauliche e dovrebbero essere inclusi nella valutazione di progettazione.
Hose ID e Bend Radius dovrebbero essere valutati insieme
Le prestazioni idrauliche del tubo sono solo una parte del processo di selezione.
Un tubo con un diametro interno appropriato deve anche essere in grado di seguire il routing richiesto senza eccessiva piegatura o piegatura.
In rack server AI ad alta densità, lo spazio di installazione disponibile può rendere questo equilibrio particolarmente importante.
ID tubo dovrebbe essere valutato come parte dell'assemblaggio completo
Un tubo di raffreddamento liquido può essere visto come un percorso idraulico completo:
Ogni componente può contribuire alla caduta di pressione finale e alle prestazioni di flusso.
Per questo motivo, la selezione del tubo deve essere seguita da verifica a livello di assemblaggio ove necessario.
Vedi:
Test di assemblaggio tubi di raffreddamento liquido: controllo pressione, perdite e prestazioni
Pratico liquido di raffreddamento tubo ID Selezione Checklist
- Carico di raffreddamento: Quanto calore deve rimuovere il sistema?
- Portata: Quanto refrigerante deve circolare?
- Raffreddatore: Quale fluido scorrerà attraverso il tubo?
- Viscosità: Come influisce la viscosità del refrigerante sulla resistenza idraulica?
- Diametro interno: L'area di flusso disponibile è sufficiente?
- Goccia di pressione: La resistenza del tubo all'interno del sistema è il budget a goccia di pressione?
- Lunghezza: Il tubo è abbastanza lungo senza eccesso inutile?
- Raccordi: Le connessioni mantengono il percorso di flusso richiesto?
- UQD: L'accoppiamento fornisce prestazioni idrauliche adeguate?
- Raggio del fango: Il tubo può essere instradato senza piegare?
- Spazio di installazione: Il tubo si adatta alla disposizione del rack o dell'attrezzatura disponibile?
Soluzioni per tubi di raffreddamento liquido CJAN
CJAN sviluppa soluzioni per tubo di raffreddamento liquido per data center e altre applicazioni di gestione termica.
A seconda dei requisiti di sistema, gli ingegneri possono valutare le costruzioni del tubo in base ai requisiti di compatibilità del refrigerante, pressione, temperatura, flusso, flessibilità, rinforzo e installazione.
I prodotti correlati del tubo di raffreddamento liquido CJAN includono:
- Tubo di raffreddamento liquido LCH
- Tubo di raffreddamento liquido LCH-SD
- Tubo di raffreddamento liquido LCH-SDS
Per la selezione specifica dell'applicazione, l'ID del tubo deve essere valutato insieme alla portata richiesta, alla caduta della pressione, al refrigerante, alla temperatura, alla lunghezza del tubo e alla configurazione della connessione.
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Conclusioni
Il diametro interno del tubo di raffreddamento liquido ha un rapporto diretto con l'area di flusso del refrigerante e la velocità di flusso.
Per una determinata portata, ridurre il tubo ID aumenta generalmente la velocità di raffreddamento e può aumentare la resistenza idraulica. Aumentare l'ID può ridurre la resistenza, ma può introdurre ulteriori requisiti di spazio, routing e connessione.
Per i sistemi di raffreddamento del data center AI, l'ID del tubo non dovrebbe quindi essere selezionato in isolamento.
Gli ingegneri dovrebbero valutare la portata del refrigerante richiesta, il carico di raffreddamento, le proprietà del refrigerante, la caduta di pressione consentita, la lunghezza del tubo, le restrizioni di montaggio, le caratteristiche UQD, il routing, il raggio di curva e lo spazio di installazione.
L'obiettivo non è semplicemente quello di scegliere un tubo più grande o più piccolo. L'obiettivo è quello di selezionare un diametro interno che fornisce il flusso refrigerante richiesto mantenendo le prestazioni idrauliche accettabili e le caratteristiche di installazione pratiche.
