Skysčio aušinimo sistemose, skirtose GPU ir AI serveriams, slėgio kritimas šaltoje plokštėje yra esminis konstrukcijos parametras; tačiau mažesnis slėgio kritimas nebūtinai reiškia geresnį bendrą sistemos aušinimo efektyvumą.
Taip yra todėl, kad šaltoji plokštė neveikia atskirai. Aušinimo skystis turi cirkuliuoti per įvairius komponentus, įskaitant siurblius, vamzdynus, jungtis, filtrus, vožtuvus ir šilumokaičius. Tikrasis srautas nustatomas pagal bendros sistemos pasipriešinimo ir siurblio veikimo sąveiką.
I. Koks yra skysčio aušinimo sistemos veikimo taškas?
Veikimo taškas askysčio aušinimo sistemaapibrėžiamas kaip siurblio veikimo kreivės ir sistemos pasipriešinimo kreivės sankirta.
Siurblys užtikrina slėgį, reikalingą aušinimo skysčio srautui valdyti, o įvairūs sistemos komponentai sukuria specifinius slėgio kritimus (atsparumą).
Kai siurblio tiekiamas slėgis subalansuoja sistemos reikalingą slėgį, sistema veikia tam tikru srautu ir slėgiu.
Todėl slėgio kritimas, nurodytas šaltai plokštei, yra tik dalis visos skysčio aušinimo sistemos ir negali būti naudojamas atskirai nustatant tikrąjį darbinį srautą.
II. Kodėl mažesnis šaltos plokštės slėgio kritimas nebūtinai yra geresnis šilumos išsklaidymas?
Mažesnis slėgio kritimas per šaltą plokštę rodo, kad aušinimo skystis patiria mažesnį srauto pasipriešinimą.
Sistemose, kuriose naudojami išcentriniai siurbliai, kur siurblio greitis dažnai išlieka pastovus, sistemos pasipriešinimo mažinimas paprastai perkelia veikimo tašką į didesnį srautą. Tačiau tikrasis srautas taip pat priklauso nuo siurblio veikimo kreivės ir kitų sistemos komponentų sukeliamo pasipriešinimo.
Be to, srauto greičio pokyčiai tiesiogiai veikia šaltos plokštės šilumos perdavimo charakteristikas.
• Per didelis slėgio kritimas: gali nulemti, kad tikrasis sistemos srautas gali nukristi žemiau projektinių reikalavimų, todėl gali pablogėti šaltos plokštės šilumos perdavimo pajėgumas.
• Per mažas slėgio kritimas: Nors tai naudinga mažinant pasipriešinimą srautui, vis tiek būtina patikrinti, ar šaltoji plokštė atitinka reikiamas šilumos perdavimo specifikacijas.
• Padidėjęs srauto greitis: paprastai padeda pagerinti šilumos perdavimą; tačiau ribinis šilumos perdavimo padidėjimas gali sumažėti, o siurbimui reikalingos energijos sąnaudos gali padidėti.
Vadinasi,šaltos plokštės dizainasneturėtų sutelkti dėmesio tik į mažo slėgio kritimą; veikiau turi subalansuoti šilumos perdavimo pajėgumą, tikslinį srautą ir sistemos siurbimo galimybes.
III. Kaip nustatomas tikrasis skysčio aušinimo sistemos veikimo taškas?
Inžinerinis projektavimas paprastai apima šiuos veiksmus:
1. Apskaičiuokite bendrą sistemos slėgio kritimą. Nustatykite kiekvieno komponento, pvz., šaltų plokščių, žarnų, jungiamųjų detalių, filtrų, vožtuvų, šilumokaičių ir kolektorių, slėgio nuostolius esant tiksliniam srauto greičiui. Slėgio kritimai nuosekliai sujungtiems komponentams yra adityvūs, o lygiagrečios šakos turi būti analizuojamos atskirai.
2. Nubrėžkite sistemos pasipriešinimo kreivę. Apibrėžkite srauto greičio ir sistemos slėgio kritimo ryšį pagal slėgio nuostolius esant įvairiems srautams. Įprastuose scenarijuose, kuriuose vyrauja turbulentinis srautas ir atsparumas trinčiai, slėgio kritimas paprastai yra maždaug proporcingas srauto greičio kvadratui. 3. Įtraukite siurblio veikimo kreives. Naudokite tikrojo siurblio veikimo kreivę CDU (aušinimo skysčio paskirstymo bloke) ir palyginkite ją su sistemos pasipriešinimo kreive.
4. Nustatykite sistemos veikimo tašką. Šių dviejų kreivių sankirta parodo tikrąjį srautą ir slėgį, kuriuo siurblys veikia tam tikromis sistemos sąlygomis.
Jei sistemoje naudojamas kintamo dažnio siurblys, taip pat reikia atsižvelgti į siurblio veikimo kreives įvairiems sukimosi greičiams. Sistemose su keliomis lygiagrečiomis šakomis srauto pasiskirstymas tarp šių šakų turėtų būti vertinamas atskirai.
IV. Kodėl būtina įtraukti slėgio kritimo ribą?
Ilgai eksploatuojant skysto aušinimo sistemą, filtrai gali palaipsniui kaupti kietąsias daleles, todėl gali padidėti jų vidinis slėgis.
Be to, vožtuvo būsenos pokyčiai, taip pat aušinimo skysčio temperatūros ir klampumo pokyčiai gali turėti įtakos sistemos atsparumui ir faktiniam veikimo taškui.
Todėl projektavimo procesas neturėtų apsiriboti naujos sistemos su švariais filtrais veikimo sąlygomis; jame taip pat turi būti atsižvelgiama į slėgio nuostolius, atsirandančius, kai filtrai pasiekia tašką, kurį reikia prižiūrėti, ir kitus galimus veikimo pamainas.
Konkretus rezervuotinas slėgio kritimo skirtumas turėtų būti nustatomas remiantis siurblio veikimo kreive, tiksliniu srautu, leistinu filtrų slėgio kritimu ir techninės priežiūros ciklu, o ne taikant fiksuotą procentą.
V. Dažnai užduodami klausimai
1. Ar visada geresnis mažesnis slėgio kritimas per šaltą plokštę?
Nebūtinai. Nors mažesnis slėgio kritimas padeda sumažinti sistemos pasipriešinimą, taip pat reikia patikrinti, ar šaltoji plokštė gali atitikti tikslinius šilumos perdavimo reikalavimus ir ar visa sistema gali užtikrinti tinkamą srautą.
2. Kodėl didžiausias siurblio debitas nėra lygus faktiniam sistemos debitui?
Maksimalus siurblio srautas paprastai atitinka darbo sąlygas su minimaliu pasipriešinimu. Integravus į visą skysčio aušinimo kilpą, tokie komponentai kaip vamzdeliai, jungiamosios detalės, filtrai, vožtuvai ir šilumokaičiai sukelia slėgio nuostolius; tikrasis debitas nustatomas pagal siurblio kreivės ir sistemos pasipriešinimo kreivės sankirtą.
3. Kodėl reikia skaičiuoti visos sistemos slėgio kritimą?
Kadangi šaltoji plokštė yra tik vienas slėgio nuostolių šaltinis. Tokie komponentai kaip žarnos, jungtys, filtrai, vožtuvai ir šilumokaičiai turi įtakos tikram sistemos srautui.
4. Ar padidinus aušinimo skysčio srautą visada pagerėja šilumos išsklaidymas?
Srauto greičio didinimas paprastai padeda pagerinti šilumos perdavimą šaltoje plokštėje, tačiau pagerėjimo laipsnis priklauso nuo šaltos plokštės vidinės struktūros ir konkrečių veikimo sąlygų. Be to, taip pat reikia atsižvelgti į tokius veiksnius kaip slėgio kritimas, siurbimo energijos suvartojimas ir sistemos veikimo apribojimai.
Išvada
Šilumos išsklaidymo efektyvumas askysčio aušinimo sistemapriklauso ne tik nuo pačios šalčio plokštės, bet ir nuo siurblio, vamzdelių ir kitų sistemos komponentų nustatytų srauto sąlygų.
Analizuodami siurblio veikimo kreivę kartu su sistemos pasipriešinimo kreive, inžinieriai gali nustatyti tikrąjį veikimo tašką ir įvertinti, ar sistemos srautas atitinka šaltos plokštės šilumos išsklaidymo reikalavimus.
Renkantis askysta šalta lėkštė, nereikėtų sutelkti dėmesio tik į slėgio kritimo vertę; Vietoj to, pasirinkimas turėtų būti pagrįstas visos aušinimo skysčiu sistemos veikimo tašku, atsižvelgiant į šilumos perdavimo efektyvumą, slėgio nuostolius ir ilgalaikius eksploatavimo reikalavimus.
