Падение давления в жидкой охлаждающей шланге: как рассчитать и контролировать его в центрах обработки данных ИИ

В системе охлаждения центра обработки данных ИИ шланг может выглядеть как относительно простой компонент. С гидравлической точки зрения, однако, каждый шланг добавляет сопротивление потоку охлаждающей жидкости.

Это сопротивление становится важным, когда несколько шлангов, фитингов, UQD, коллекторов и холодных пластин соединены в один и тот же цикл охлаждения.

Если падение давления выше, чем ожидалось, насосу может потребоваться работать при более высоком давлении для поддержания необходимого потока.В густонаселенной стойке ИИ даже относительно небольшие потери давления по отдельным компонентам могут стать значительными, когда они повторяются по всей системе.

В этой статье объясняются основные факторы, влияющие на падение давления шланга, и как инженеры могут оценить их при проектировании системы жидкостного охлаждения сервера ИИ.

Основной принцип работы жидкостного охлаждения центра обработки данных AI см. Как работает жидкое охлаждение в центрах обработки данных ИИ?.

1.Что такое падение давления в жидкой охлаждающей камере?

Падение давления - это снижение давления жидкости, когда охлаждающая жидкость движется по пути потока.

В жидком охлаждающем шланге давление теряется, потому что движущаяся охлаждающая жидкость испытывает сопротивление от стенки шланга и от изменений в пути потока.

Для упрощенного контура охлаждения гидравлический путь может выглядеть так:

Каждый компонент на этом пути может способствовать полной потере давления.

Поэтому падение давления шланга должно оцениваться как часть полной гидравлической системы, а не как изолированная спецификация.

2.Почему охлаждение центров обработки данных ИИ имеет значение

Серверы ИИ могут потребовать значительного потока охлаждающей жидкости из-за тепловой нагрузки, генерируемой высокопроизводительными процессорами и ускорителями.

По мере увеличения потока охлаждающей жидкости гидравлическое сопротивление обычно становится более важным.

Система охлаждения должна обеспечивать достаточный поток для транспортировки необходимого количества тепла от электронных компонентов.

Если в цепи имеется избыточная потеря давления, насос должен обеспечить дополнительное давление для поддержания этого потока.

Это не означает, что шланг с наибольшим внутренним диаметром всегда является лучшим выбором. Диаметр шланга, поток системы, доступное пространство, размер соединения и требования к сбросу давления должны рассматриваться вместе.

3.Что определяет падение давления жидкого охлаждающего шланга?

Несколько переменных влияют на потерю давления шланга.

• Скорость охлаждающего потока
• Внутренний диаметр шланга
• Длина шланга
• Вязкость охлаждающего вещества
• Плотность охлаждающего вещества
• Характеристики внутренней поверхности
• Геометрия пути потока
• Наклоны и маршрутизация
• Дизайн подключения

Среди этих факторов скорость потока, внутренний диаметр и длина шланга часто особенно важны при сравнении конфигураций шлангов.

4.Стоимость потока имеет прямое влияние

Когда больше охлаждающей жидкости должно пройти через тот же шланг, скорость жидкости увеличивается.

Более высокая скорость обычно увеличивает гидравлическое сопротивление.

Вот почему шланг, который работает адекватно при относительно низкой скорости потока, может создать существенно большее падение давления, когда система охлаждения работает с более высокой скоростью потока.

По этой причине производители должны в идеале предоставлять информацию о падении давления при определенных условиях потока, а не предоставлять только одну номинальную оценку шланга.

5 Почему важен внутренний диаметр

Внутренний диаметр является одним из наиболее важных размеров шланга для гидравлических характеристик.

Для того же потока охлаждающей жидкости меньший внутренний проход приводит к более высокой скорости жидкости.

Более крупный внутренний проход может уменьшить скорость и гидравлическое сопротивление, хотя это может увеличить физический размер сборки.

Это особенно важно, когда контур охлаждения использует относительно высокие скорости потока.

6. Длина шланга также способствует потере давления

Более длинные шланги обычно создают большее сопротивление трению, чем более короткие пробеги той же конструкции шланга и внутреннего диаметра.

В стойке ИИ разница может показаться небольшой для одного шланга, однако система может содержать несколько шлангов питания и возврата.

Таким образом, необходимо учитывать общий гидравлический эффект по всей цепи.

Длина шланга должна сохраняться достаточно долго для правильной маршрутизации и доступа к обслуживанию, но следует избегать ненужной избыточной длины.

7.Свойства охлаждения влияют на падение давления

Падение давления не может быть точно оценено без знания охлаждающей жидкости.

Различные охлаждающие жидкости могут иметь различные характеристики вязкости и плотности.

Эти свойства влияют на гидравлическое поведение внутри шланга.

Например, охлаждающая жидкость на водной основе и охлаждающая жидкость, содержащая более высокую концентрацию гликоля, могут вести себя по-разному, даже когда они проходят через один и тот же шланг с одинаковой номинальной скоростью потока.

8.Температура может изменять гидравлические условия

Свойства охлаждающей жидкости могут меняться с температурой.

Поскольку вязкость может варьироваться в зависимости от температуры, поведение охлаждающей петли может также изменяться между условиями эксплуатации.

Это одна из причин, по которой данные о падении давления следует интерпретировать вместе с фактическим температурным диапазоном приложения.

9.Увеличивают ли изгибы давление?

Изменения направления потока могут способствовать дополнительному гидравлическому сопротивлению.

Следовательно, шланг, маршрутизируемый несколькими изгибами, может иметь различное поведение падения давления от прямого шланга одинаковой номинальной длины.

На практике инженеры должны различать:

• Потери трения по длине шланга
• Дополнительное сопротивление, вызванное изгибами
• Ограничения, вызванные фитингами
• Ограничения, вызванные UQD

Маршрутизация должна также учитывать указанный минимальный радиус изгиба шланга.

Для более широкого обсуждения маршрутизации и выбора шланга см. Как выбрать правильную жидкую охлаждающую шлангу для серверов ИИ.

10. UQD могут способствовать снижению общего давления

Во многих исправных системах жидкостного охлаждения UQD используются для упрощения подключения и отключения оборудования.

Тем не менее, UQD является частью гидравлического пути.

Его внутренний проход и геометрия потока могут способствовать потере давления.

Это означает, что инженеры должны избегать оценки шланга, игнорируя аппаратное обеспечение соединения.

При сравнении различных сборок шлангов полный путь потока обеспечивает более полезную инженерную ссылку, чем только шланг.

11.Приборы для хостинга должны быть включены в расчет

Сборка шланга обычно содержит фитинги или соединительные компоненты на одном или обоих концах.

Внутренняя геометрия этих компонентов может создавать дополнительное сопротивление.

Таким образом, номинально большой шланг может иметь относительно ограниченный путь потока, если компоненты соединения имеют меньший внутренний проход.

Когда падение давления имеет решающее значение, инженеры должны изучить полный путь соединения от идентификатора шланга через фитинг и UQD.

12. Подключение капель и насосов под давлением

Насос должен обеспечивать достаточное давление для преодоления гидравлического сопротивления цепи охлаждения при сохранении требуемого расхода.

Упрощенные отношения могут быть выражены как:

Процесс выбора насоса является более подробным и зависит от полной архитектуры охлаждения.

Тем не менее, минимизация ненужного гидравлического сопротивления может облегчить управление системой в целом.

13.Почему большие петли не всегда лучший ответ

Заманчиво решить проблемы снижения давления, просто увеличивая диаметр шланга.

Такой подход может работать в некоторых ситуациях, но он не всегда практичен.

Большой шланг может потребовать:

• Большие фитинги
• Большие UQD
• Больше пространства для установки
• Большой радиус маршрутизации
• Различные многообразные порты

Таким образом, инженерная цель, как правило, заключается в поиске надлежащего баланса между гидравлическими характеристиками и физической интеграцией.

14.Снижение давления следует рассматривать вместе с Бендом Радиусом

шланг должен вписываться в доступное пространство стойки, не создавая чрезмерного изгиба или изгиба.

Очень жесткая конфигурация маршрутизации может изменить эффективный проход потока.

Таким образом, оценка падения давления должна проводиться на предполагаемой конфигурации установки, когда это возможно.

Практический процесс отбора должен включать как гидравлические, так и механические требования.

15. Рейтинг давления и падение давления - это разные характеристики

Эти две характеристики иногда путают.

Рейтинг давления описывает давление, которое шланг рассчитан выдерживать при заданных условиях.

Падение давления описывает потерю давления, которая происходит, когда охлаждающая жидкость течет через шланг.

шланг может иметь высокий рейтинг давления, но при этом производить больше потерь давления, чем требуется при определенной скорости потока.

16.Как инженеры могут сравнивать разные размеры шлангов

При оценке размеров шлангов используйте одинаковые условия эксплуатации для каждого кандидата.

Полезное сравнение должно обеспечивать согласованность следующих переменных:

• охладитель
• Температура охлаждения
• Скорость потока
• Длина шланга
• Конфигурация соединения

Полученные данные о падении давления затем можно сравнить более содержательно.

17. Практический процесс оценки падения давления

Такой подход снижает риск оптимизации одного компонента при создании непреднамеренного ограничения в другом месте в цикле охлаждения.

18 Как падение давления связано с плотностью AI Rack

Поскольку вычислительные системы ИИ становятся более плотно интегрированными, архитектура охлаждения может стать более сложной.

Дополнительные процессоры, холодные пластины и точки соединения могут потребовать дополнительных путей охлаждающей жидкости.

Это может увеличить количество компонентов, способствующих общему гидравлическому сопротивлению.

Поэтому для систем охлаждения высокой плотности управление сбросом давления становится важной частью проектирования на системном уровне.

19. Снижение давления должно оцениваться на уровне системы

Поставщик шлангов может предоставлять информацию о сбросе давления для конкретного шланга в определенных условиях испытания.

Эта информация полезна, но она не отражает потерю давления всей петли охлаждения.

Оценка на системном уровне должна включать:

• ХДС
• многообразный
• шланг для снабжения
• UQD
• фитинги
• Холодная пластина
• Возвратный шланг
• Другие ограничения потока

Это различие важно при переводе данных компонентов в реальный дизайн стойки ИИ.

20.Какие данные следует запросить у поставщика шланга?

Когда падение давления является важным параметром конструкции, инженеры должны запросить достаточно информации для воспроизведения или интерпретации условий испытания поставщика.

Полезная информация включает в себя:

• Внутренний диаметр шланга
• Продолжительность испытания
• Охлаждение, используемое для тестирования
• Температура охлаждения
• Скорость потока
• Результат падения давления
• Конфигурация соединения

Без условий испытания, номер сброса давления может быть трудно применить непосредственно к другой системе охлаждения.

21. Варианты шлангов для жидкого охлаждения CJAN

CJAN обеспечивает несколько конфигураций жидких охлаждающих шлангов, которые могут быть оценены в соответствии с требованиями системы.

Нынешний Жидкий охлаждающий шланг JAN LCH Он предназначен для применения в жидком охлаждении, где инженеры должны учитывать гидравлические, тепловые и механические требования.

Другие конфигурации включают CJAN LCH-SD и CJAN LCH-SDS.

Выбор продукта должен основываться на фактических требованиях к охлаждающей жидкости, давлению, температуре, скорости потока, размерам и соединению.

22. Соединение анализа падения давления с выбором шланга

Падение давления не следует рассматривать как изолированный расчет, выполняемый после того, как шланг уже выбран.

Он должен быть включен во время первоначального процесса выбора шланга.

Более широкие рамки отбора охватываются Как выбрать правильную жидкую охлаждающую шлангу для серверов ИИ.

Этот процесс учитывает совместимость охлаждающей жидкости, расход, давление, температуру, размеры шланга, радиус изгиба, механическую среду и требования UQD вместе.

23. Падение давления в реальной сборке шланга для охлаждения жидкости

Готовая сборка шланга может вести себя иначе, чем простая прямая длина шланга.

Например, типичная сборка может включать:

Каждая секция может влиять на конечный гидравлический результат.

По этой причине тестирование прототипа или уровня сборки может быть полезным, когда система охлаждения имеет жесткие гидравлические требования.

24. Пять распространенных ошибок в оценке давления и падения

Ошибка 1: смотреть только на диаметр шланга

Диаметр имеет значение, но не описывает весь гидравлический путь.

Ошибка 2: Игнорирование скорости потока

Данные о падении давления без определенного состояния потока трудно интерпретировать.

Ошибка 3: Игнорирование UQD

UQD являются частью пути потока и могут способствовать дополнительному сопротивлению.

Ошибка 4: Игнорирование температуры охлаждения

Свойства охлаждающей жидкости могут варьироваться в зависимости от температуры, влияя на гидравлическое поведение.

Ошибка 5: Оценка только прямой шланг

Конечная установка может содержать изгибы, фитинги и соединительные компоненты, которые изменяют фактическую потерю давления.

25.Простой контрольный список дизайна

Заключение

Снижение давления жидкого охлаждающего шланга является системным фактором в охлаждении центра обработки данных ИИ.

Скорость потока, внутренний диаметр шланга, длина шланга, свойства охлаждающей жидкости, температура, изгибы, фитинги и UQD могут влиять на гидравлическое сопротивление цепи охлаждения.

Поэтому наиболее полезным подходом является оценка полной траектории охлаждающей жидкости, а не выбор шланга, основанный только на рейтинге давления или номинальном размере.

Для проектов охлаждения серверов ИИ CJAN предоставляет конфигурации жидких шлангов LCH, LCH-SD и LCH-SDS, которые могут быть оценены в соответствии с конкретными требованиями приложения.

При запросе рекомендации шланга обеспечение охлаждающей жидкости, расхода, давления, температуры, размеров шланга и конфигурации соединения дает поставщику гораздо более прочную основу для инженерной оценки.

Для получения дополнительной информации, посетите Решения для жидкостного охлаждения CJAN Страница или обзор Жидкий охлаждающий шланг JAN LCH.