GLOBALDiamètre intérieur du tuyau de refroidissement liquide par rapport au débit : Ce que les ingénieurs doivent savoir
Lorsque les ingénieurs choisissent un tuyau de refroidissement liquide pour un centre de données AI, le diamètre intérieur est l'une des dimensions les plus importantes à évaluer.
Cependant, la taille du tuyau ne doit pas être choisie simplement en fonction du port de connexion sur un serveur, un collecteur ou un groupe de refroidissement. Le débit requis, les propriétés du liquide de refroidissement, la longueur du tuyau, la chute de pression admissible, les raccords et les raccords UQD influent tous sur la taille du tuyau.
Pour les systèmes de refroidissement du centre de données AI haute densité, comprendre la relation entre le diamètre intérieur du tuyau et le débit peut aider les ingénieurs à construire une conception hydraulique plus équilibrée.
Pourquoi le diamètre intérieur du tuyau de refroidissement liquide compte
Le diamètre interne détermine la surface de section transversale disponible pour le liquide de refroidissement pour s'écouler dans le tuyau.
Pour un tuyau circulaire, la zone de débit interne peut être exprimée comme suit:
où A est la zone de débit interne et D est le diamètre intérieur du tuyau.
Comme le diamètre est équarri dans cette relation, un changement relativement faible du diamètre intérieur peut entraîner un changement significatif de la surface d'écoulement disponible.
C'est pourquoi les ingénieurs devraient considérer l'ID de tuyau réel plutôt que de ne compter que sur la taille nominale du tuyau lors de la conception d'un circuit de refroidissement liquide.
Comment l'identifiant du tuyau affecte la vélocité du liquide de refroidissement
Le débit et la vitesse du liquide de refroidissement sont étroitement liés.
La relation de base peut être exprimée comme suit:
où Q est le débit volumique, A est la zone de débit et V est la vitesse de refroidissement moyenne.
Si le débit requis reste constant pendant que le tuyau ID devient plus petit, la zone de débit disponible diminue. Le liquide de refroidissement doit donc circuler à une vitesse moyenne plus élevée.
Une vitesse plus élevée augmente généralement la résistance au frottement et peut contribuer à une perte de pression plus importante par le tuyau.
Qu'arrive-t-il quand l'identifiant est trop petit ?
Un tuyau sous-dimensionné peut créer plusieurs défis hydrauliques.
- Vitesse de refroidissement plus élevée
- Perte de pression plus élevée
- Augmentation de la pression de la pompe
- Marge hydraulique réduite
- Sensibilité accrue aux restrictions dans les raccords et les raccords
Ces effets deviennent plus importants lorsqu'une boucle de refroidissement contient plusieurs flexibles, raccords, raccords UQD, collecteurs et plaques froides.
Qu'arrive-t-il lorsque l'identifiant du tuyau est trop grand?
Un diamètre intérieur plus grand n'est pas automatiquement la meilleure solution.
L'augmentation de l'ID du tuyau peut réduire la résistance hydraulique dans des conditions d'écoulement comparables, mais un tuyau plus grand peut aussi nécessiter plus d'espace d'installation et de raccords plus grands.
Il peut également affecter la flexibilité de routage et le rayon de virage, qui peut devenir important à l'intérieur des racks de serveur haute densité AI.
L'objectif n'est donc pas de sélectionner le plus grand tuyau possible, mais de sélectionner un ID qui réponde aux exigences hydrauliques sans créer de contraintes mécaniques inutiles.
Le débit doit être défini avant la taille du tuyau
Le calibrage du tuyau doit normalement commencer par le débit de liquide de refroidissement requis.
Le débit requis dépend de facteurs tels que la charge de refroidissement, les propriétés du liquide de refroidissement, la hausse de température admissible et l'architecture du système de refroidissement.
Pour plus d'informations, voir:
Comprendre les besoins en flux de liquide de refroidissement dans les centres de données AI
ID du tuyau et chute de pression
La chute de pression est l'un des facteurs hydrauliques les plus importants affectés par le diamètre intérieur du tuyau.
Au fur et à mesure que le liquide se déplace dans un tuyau, le frottement entre le fluide et la paroi du tuyau entraîne une perte d'énergie.
- Diamètre intérieur
- Débit
- Longueur du tuyau
- Viscosité du liquide de refroidissement
- Température du liquide de refroidissement
- Caractéristiques de la surface interne
- Courbes et accessoires
Pour un liquide de refroidissement et un débit donnés, un tuyau plus petit ID entraîne généralement une plus grande résistance hydraulique.
Pour une discussion plus détaillée, voir:
La longueur du tuyau affecte également la chute de pression
Le diamètre intérieur ne doit pas être considéré indépendamment de la longueur du tuyau.
Dans des conditions comparables, un tuyau plus long entraîne généralement une perte de pression de frottement plus importante qu'un tuyau plus court.
Cependant, le fait de raccourcir inutilement un tuyau peut créer une tension d'installation, restreindre le mouvement de l'équipement ou rendre l'accès au service plus difficile.
La cible pratique est une longueur de tuyau qui supporte le routage nécessaire tout en maintenant la résistance hydraulique dans les limites de conception du système.
Les propriétés du liquide de refroidissement affectent le calibrage du tuyau
Différents fluides de refroidissement peuvent avoir une viscosité et des propriétés thermiques différentes. Ces caractéristiques influencent la résistance hydraulique et doivent donc être prises en compte lors du calibrage du tuyau.
La viscosité du liquide de refroidissement peut également changer en fonction de la température. Par conséquent, les performances hydrauliques doivent être prises en compte dans la plage de température de fonctionnement prévue plutôt qu'à une seule température.
La compatibilité du liquide de refroidissement est une autre considération distincte. Un matériau de tuyau doit être compatible avec le liquide de refroidissement prévu pendant toute la durée de service prévue.
Voir:
L'identification du tuyau n'est pas la seule restriction de débit
Un tuyau de bonne taille peut encore faire partie d'un assemblage hydrauliquement restrictif.
D'autres composants peuvent contribuer à la perte totale de pression, notamment:
- Accessoires
- Raccords UQD
- Valves
- Feuilles
- Plaques froides
- Filtres
- Autres composants de régulation du débit
Par exemple, l'augmentation de l'ID du tuyau tout en conservant un passage d'écoulement beaucoup plus petit à l'intérieur d'un raccord peut procurer moins d'avantages hydrauliques que prévu.
Les couplages UQD devraient être inclus dans la conception hydraulique
Les raccords UQD assurent une connexion et une déconnexion pratiques pour les systèmes de refroidissement liquide, mais ils font également partie du circuit de refroidissement une fois installés.
Les ingénieurs devraient donc tenir compte de la taille du raccord UQD, du passage du débit intérieur, du débit requis et de la chute de pression lors de la conception d'un tuyau de refroidissement liquide.
Pour plus d'informations, voir:
ID du tuyau, épaisseur du mur et renforcement
Le diamètre intérieur doit également être évalué avec l'épaisseur de la paroi et le renforcement.
Deux tuyaux peuvent avoir le même diamètre intérieur mais des dimensions extérieures différentes en raison de différences dans la construction ou le renforcement des parois.
Ces différences peuvent affecter :
- Capacité de pression
- Flexibilité
- Rayon de courbure
- Compatibilité de montage
- Espace d'installation
Pour les applications du centre de données AI, la construction complète du tuyau doit donc être envisagée plutôt que de sélectionner le tuyau par ID seul.
Comment l'acheminement du tuyau peut affecter la performance du flux
Le diamètre intérieur théorique d'un tuyau ne représente pas toujours son état.
Une flexion excessive, un routage aigu ou un clin d'oeil peuvent limiter le passage effectif du flux et augmenter la résistance hydraulique.
Cela est particulièrement important dans les environnements de serveurs compacts d'IA où les tuyaux peuvent devoir passer par des espaces limités autour des serveurs, des collecteurs et des équipements de refroidissement.
Voir:
Routage du tuyau de refroidissement liquide: Comment éviter les kinks et la flexion excessive
Comment choisir l'identifiant de tuyau approprié
Un procédé pratique de calibrage du tuyau de refroidissement liquide peut suivre plusieurs étapes.
↓
Débit de refroidissement requis
↓
Propriétés du liquide de refroidissement
↓
Perte de pression admissible
↓
Diamètre intérieur du tuyau
↓
Longueur du tuyau
↓
Raccords et UQD
↓
Routage et bend radius
↓
Sélection finale du tuyau
Cette approche empêche le calibrage du tuyau d'être basé sur un seul paramètre, tel que le diamètre de connexion.
ID de tuyau plus petit que plus grand
| Paramètre | Identification plus petite | ID plus grand |
|---|---|---|
| Zone de débit | Plus petite | Plus grande |
| Vitesse au même débit | Plus haut | Moins |
| Résistance hydraulique | Généralement plus élevé | Généralement plus faible |
| Espace d'installation | Généralement plus faible | Généralement plus élevé |
| Rayon de virage potentiel | Souvent plus petite | Souvent plus grande |
| Exigences en matière de raccordement | Généralement plus petite | Généralement plus grande |
Cette comparaison montre pourquoi ni le plus petit ni le plus grand tuyau disponible n'est automatiquement le bon choix.
Exigences relatives à la charge de refroidissement et au débit du tuyau
Le débit de tuyau requis provient en fin de compte des exigences thermiques du système de refroidissement.
Pour un système de refroidissement liquide, le débit requis doit être suffisant pour transporter la quantité de chaleur requise tout en maintenant les conditions de température de fonctionnement prévues.
À mesure que les serveurs AI deviennent plus exigeants thermiquement, les boucles de refroidissement peuvent nécessiter des débits plus élevés, ce qui rend la conception hydraulique de plus en plus importante.
L'identification du tuyau doit donc être évaluée en fonction de la charge de refroidissement attendue plutôt que choisie de façon indépendante.
Erreurs de sélection de l'ID du tuyau
1. Sélection de la taille du tuyau uniquement par le diamètre du port
Un diamètre de connexion correspondant ne garantit pas automatiquement des performances hydrauliques appropriées.
2. Choisir le plus petit tuyau disponible
Un tuyau plus petit peut économiser de l'espace d'installation, mais il peut augmenter la vitesse du liquide de refroidissement et la perte de pression au débit requis.
3. Choisir le plus gros tuyau disponible
Un tuyau plus grand peut réduire la résistance hydraulique mais peut créer des exigences inutiles d'installation et de raccordement.
4. Ignorer la longueur du tuyau
Les flexibles plus longs augmentent généralement la perte de pression de frottement.
5. Ignorer les restrictions en matière de QU et de montage
Le tuyau peut avoir un diamètre intérieur approprié tandis qu'un autre composant crée une restriction importante dans le parcours d'écoulement.
6. Ignorer les propriétés du liquide de refroidissement
La viscosité et la température du liquide de refroidissement influent sur les performances hydrauliques et devraient être incluses dans l'évaluation de la conception.
L'identification du tuyau et le rayon de bend devraient être évalués ensemble
La performance hydraulique du tuyau n'est qu'une partie du processus de sélection.
Un tuyau d'un diamètre intérieur approprié doit également pouvoir suivre l'itinéraire requis sans flexion ou flexion excessive.
Dans les racks de serveur AI haute densité, l'espace d'installation disponible peut rendre cet équilibre particulièrement important.
La carte d'identité doit être évaluée dans le cadre de l'assemblée complète
Un tuyau de refroidissement liquide peut être considéré comme une voie hydraulique complète:
Chaque composant peut contribuer à la chute de pression finale et aux performances de débit.
Pour cette raison, le choix du tuyau doit être suivi d'une vérification au niveau de montage, le cas échéant.
Voir:
Liste de vérification pratique de la sélection de l'ID du tuyau de refroidissement liquide
- Charge de refroidissement: Combien de chaleur le système doit-il enlever?
- Débit: Combien de liquide de refroidissement doit circuler ?
- Refroidisseur: Quel fluide s'écoule dans le tuyau?
- Viscosité: Comment la viscosité du liquide de refroidissement affecte-t-elle la résistance hydraulique?
- Diamètre intérieur: La zone d'écoulement disponible est-elle suffisante?
- Dépression: Est-ce que la résistance du tuyau est dans le budget du système pression-drop?
- Longueur: Le tuyau est-il assez long sans excès inutile?
- Accessoires: Les connexions maintiennent-elles le chemin d'écoulement requis?
- Oui. L'accouplement fournit-il des performances hydrauliques adéquates?
- Rayon de courbure: Est-ce que le tuyau peut être acheminé sans cintrage?
- Espace d'installation: Le tuyau s'adapte-t-il au support ou à l'équipement disponible?
Solutions de tuyau de refroidissement liquide CJAN
CJAN développe des solutions de tuyaux de refroidissement liquides pour le data center et d'autres applications de gestion thermique.
Selon les exigences du système, les ingénieurs peuvent évaluer la construction des tuyaux en fonction de la compatibilité du liquide de refroidissement, de la pression, de la température, du débit, de la flexibilité, du renforcement et des exigences d'installation.
Les produits connexes du tuyau de refroidissement liquide CJAN comprennent :
- Tuyau de refroidissement liquide LCH
- Tuyau de refroidissement liquide LCH-SD
- Tuyau de refroidissement liquide LCH-SDS
Pour la sélection spécifique à l'application, l'ID du tuyau doit être évalué en même temps que le débit, la chute de pression, le liquide de refroidissement, la température, la longueur du tuyau et la configuration du raccordement.
Explorer les solutions de refroidissement liquide CJAN
Conclusion
Le diamètre intérieur du tuyau de refroidissement liquide a une relation directe avec la zone d'écoulement et la vitesse d'écoulement du liquide.
Pour un débit donné, la réduction de l'ID du tuyau augmente généralement la vitesse du liquide de refroidissement et peut augmenter la résistance hydraulique.
Pour les systèmes de refroidissement du centre de données AI, l'ID du tuyau ne doit donc pas être sélectionné isolément.
Les ingénieurs devraient évaluer le débit de liquide de refroidissement requis, la charge de refroidissement, les propriétés du liquide de refroidissement, la chute de pression admissible, la longueur du tuyau, les restrictions d'installation, les caractéristiques de l'UQD, l'acheminement, le rayon de virage et l'espace d'installation.
L'objectif n'est pas simplement de choisir un tuyau plus grand ou plus petit. L'objectif est de choisir un diamètre intérieur qui assure le débit de liquide de refroidissement requis tout en maintenant des performances hydrauliques acceptables et des caractéristiques pratiques d'installation.
