Liquid cooling Hose Pressure drop: How to Calculate and Control it in AI Data Centers

وفي نظام لتبريد مركز البيانات التابع للرابطة، قد تبدو الخرطوم كعنصر بسيط نسبياً، ولكن من منظور الهيدروليك، فإن كل خرطوم يضيف مقاومة للتدفق المبرد.

وتصبح هذه المقاومة مهمة عندما يكون هناك العديد من الهوايات، والتجهيزات، والأقراص المزودة بمقياس للجرعات، واللوحات الباردة مرتبطة بنفس حلقة التبريد.

وإذا كان انخفاض الضغط أعلى مما كان متوقعا، فإن المضخة قد تحتاج إلى أن تعمل في ضغط أعلى للحفاظ على التدفق المطلوب، بل إن الخسائر في الضغط على كل عنصر على حدة قد تصبح كبيرة عند تكرارها في المنظومة.

وتوضح هذه المادة العوامل الرئيسية التي تؤثر على انخفاض ضغط الخنازير وكيف يمكن للمهندسين أن يقيّموها أثناء تصميم نظام التبريد السائلي لخادم آي.

للاطلاع على مبدأ التشغيل الأساسي لمركز البيانات التابع لمؤسسة AI كيف يعمل سائل التبريد في مراكز البيانات؟.

1. What is Pressure drop in a Liquid cooling Hose?

انخفاض الضغط هو الحد من ضغط السوائل كما تتحرك التبريد من خلال مسار التدفق.

وفي خرطوم التبريد السائل، يُفقد الضغط لأن التجارب المبردة المتحركة تقاوم من حائط الخرطوم ومن التغيرات في مسار التدفق.

بالنسبة لسلسلة التبريد المبسطة، قد يبدو الطريق الهيدروليكي مثل هذا:

ويمكن لكل عنصر في هذا المسار أن يسهم في فقدان الضغط الكلي.

ولذلك، ينبغي تقييم انخفاض ضغط الخواتم كجزء من النظام الهيدروليكي الكامل بدلاً من كونه مواصفات معزولة.

2. Why Pressure drop Matters in AI Data Center Coling

ويمكن أن تتطلب خواديم AI تدفقاً مبرداً كبيراً بسبب الحمولة الحرارية التي تولدها المجهزات والمعجلات العالية الأداء.

ومع ازدياد التدفق المبرد، تصبح المقاومة الهيدروليكية عموما أكثر أهمية.

ويجب أن يوفر نظام التبريد تدفقا كافيا لنقل الكمية المطلوبة من الحرارة بعيدا عن المكونات الإلكترونية.

وفي حالة وجود فقدان مفرط للضغط في الدائرة، يجب على المضخة أن توفر ضغطا إضافيا للحفاظ على هذا التدفق.

وهذا لا يعني أن الخرطوم الذي يحتوي على أكبر قطر داخلي هو الخيار الأفضل دائماً، ويجب النظر معاً في مقادير هوس، وتدفق النظم، والحيز المتاح، وحجم الربط، والاحتياجات من جرعات الضغط.

3. What Determines Liquid cooling Hose Pressure drop?

وتؤثر عدة متغيرات في فقدان الضغط في الخرطوم.

• معدل تدفق المبردات
• قطر داخلي ساخن
• طوله
• القناع الرائع
• الكثافة المبردة
• الخصائص السطحية الداخلية
• مقياس تيار متدفق
• البنادق والطرق
• تصميم الربط

ومن بين هذه العوامل، كثيرا ما يكون معدل التدفق، والمقياس الداخلي، وطول الخواتم، بالغ الأهمية عند مقارنة تشكيلات الخنازير.

4. Flow Rate has a Direct Impact

عندما يحتاج المزيد من التبريد أن يمر من خلال نفس الخرطوم تزداد سرعة السائل

ارتفاع السرعة يزيد من المقاومة الهيدروليكية

وهذا هو السبب في أن وجود خرطوم يؤدي على نحو كاف بمعدل تدفق منخفض نسبيا قد يؤدي إلى انخفاض كبير في الضغط عندما يعمل نظام التبريد بمعدل تدفق أعلى.

ولهذا السبب، ينبغي للجهات المصنعة أن تقدم، من الناحية المثالية، معلومات عن مسارات الضغط في ظروف تدفق محددة بدلاً من توفير تصنيف وحيد للخراطيم الاسمية.

5 - لماذا مسائل القياس الداخلي

إن قطر داخلي هو أحد أهم أبعاد الخرطوم للأداء الهيدروليكي.

بالنسبة لنفس التدفق المبرد، ممر داخلي أصغر يؤدي إلى سرعة سائل أعلى.

مرور داخلي أكبر يمكن أن يقلل السرعة والمقاومة الهيدروليكية على الرغم من أنه قد يزيد الحجم المادي للتجمع.

ويكتسي ذلك أهمية خاصة عندما تستخدم حلقة التبريد معدلات تدفق مرتفعة نسبيا.

6. Hose Length Also المساهمات في الخسائر الناجمة عن الضغط

وعموماً، تخلق الطوابق الأطول مقاومة احتكاكية أكثر من أن تقصر عمليات بناء نفس الخواتم ومقياسها الداخلي.

وقد يبدو الفارق ضئيلاً بالنسبة إلى خرطوم واحد، إلا أن النظام يمكن أن يحتوي على خراطيم متعددة للإمداد والعودة.

ولذلك يتعين النظر في التأثير الهيدروليكي الكلي عبر الدائرة الكاملة.

وينبغي أن يُبقي طوله طويلاً بما فيه الكفاية من أجل الوصول إلى المسارات والصيانة الصحيحة، ولكن ينبغي تجنب الطول المفرط غير الضروري.

7. Colant Properties Affect Pressure drop

ولا يمكن تقييم انخفاض الضغط بدقة دون معرفة المبرد.

ويمكن أن يكون للمبردات المختلفة خصائص مختلفة من حيث الحساسية والكثافة.

هذه الممتلكات تؤثر على السلوك الهيدروليكي داخل الخرطوم

فعلى سبيل المثال، قد يتصرف المبرد المائي والمبرد الذي يحتوي على تركيز أعلى من غليكول بطريقة مختلفة حتى عندما يتدفقون عبر نفس الخرطوم بنفس معدل التدفق الاسمي.

8. Temperature Can Change Hydraulic conditions

الخواص المبردة يمكن أن تتغير مع درجة الحرارة.

ونظراً إلى أن الحساسية يمكن أن تتفاوت مع درجة الحرارة، فإن سلوك دورة التبريد بالضغط قد يتغير أيضاً بين ظروف التشغيل.

وهذا هو أحد الأسباب التي تدعو إلى تفسير البيانات المتعلقة بالضغوط والنباتات مع النطاق الفعلي لدرجات الحرارة في التطبيق.

9. Do Bends Increase Pressure drop?

نعم، يمكن للتغييرات في اتجاه التدفق أن تسهم بمقاومة هيدروليكية إضافية.

لذا قد يكون للخراطيم التي تُوجّه مع عدّة نبرات سلوك مُختلِف للضغوط من خرطوم مُستقيم بنفس الطول الاسمي.

في الممارسة العملية، وينبغي للمهندسين أن يميزوا بين:

• فقدان الخياطة على طول طول الخرطوم
• المقاومة الإضافية الناجمة عن النحل
• القيد الناجم عن التجهيزات
• القيد الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية

الروث يجب أن يحترم أيضاً نصف قطرة الخواتم

وللاطلاع على مناقشة أوسع نطاقاً لطرق الهوايات واختيارها، انظر كَيفَ تَخْتَرْق جوزةِ السائلِ اليمنىِ لخادمِ AI.

10. UQDs can Contribute to the Total Pressure drop

وفي العديد من نظم التبريد السائل الصالحة للخدمة، تُستخدم أجهزة التوحيد القياسي لتبسيط الربط بين المعدات وفصلها.

ومع ذلك، فإن قاعدة البيانات الموحدة هي جزء من المسار الهيدروليكي.

ويمكن لمرورها الداخلي وقياس تدفقها الجغرافي أن يسهما في فقدان الضغط.

وهذا يعني أنه ينبغي للمهندسين أن يتجنبوا تقييم الخرطوم بينما يتجاهلون معدات الاتصال.

وعند مقارنة جمعيات خرطوم مختلفة، يقدم مسار التدفق الكامل إشارة هندسية أكثر فائدة من الخرطوم وحده.

11. Hose Fittings should be Included in the Calculation

وعادة ما تحتوي جمعية خرطوم على تركيبات أو مكونات اتصال في طرف أو طرفين معا.

ويمكن أن يخلق الهندسة الداخلية لهذه المكونات مقاومة إضافية.

ومن ثم، فإن وجود خرطوم كبير نسبياً يمكن أن يكون له مسار تدفقي تقييدي نسبياً إذا كان لعناصر الاتصال ممر داخلي أصغر.

وعندما يكون انخفاض الضغط بالغ الأهمية، ينبغي للمهندسين أن يفحصوا مسار الاتصال الكامل من هويّة الهوية من خلال التكييف وقاعدة البيانات الموحدة.

12. Pressure drop and Pump Selection are Connected

ويجب أن توفر المضخة ضغطا كافيا للتغلب على المقاومة الهيدروليكية لدائرة التبريد مع الحفاظ على معدل التدفق المطلوب.

ويمكن التعبير عن علاقة مبسطة على النحو التالي:

وعملية اختيار المضخات الفعلية أكثر تفصيلا وتعتمد على هيكل التبريد الكامل.

ومع ذلك، فإن التقليل إلى أدنى حد من المقاومة الهيدروليكية غير الضرورية يمكن أن يجعل النظام العام أكثر سهولة في إدارته.

13. Why a Larger Hose is not always the Best answer

ومن المغري إيجاد حل للشواغل المتعلقة بالضغوط والنباتات بمجرد زيادة قطر الخرطوم.

ويمكن لهذا النهج أن يعمل في بعض الحالات، ولكنه ليس عمليا دائما.

ويمكن أن تتطلب خرطوم أكبر ما يلي:

• تجهيزات أكبر
• لارغر UQDs
• مزيد من حيز التركيب
• جذاب جدا
• موانئ مختلفة متعددة

ولذلك، فإن الهدف الهندسي يتمثل عادة في إيجاد توازن مناسب بين الأداء الهيدرولي والتكامل المادي.

14. Pressure drop should be considereded Alongside Bend Radius

يجب أن تتناسب الخرطوم مع مساحة الرف المتاحة دون أن تخلق الإفراط في الرنين أو الأقرباء.

تشكيلة ضيقة جدا يمكن أن تغير مسار التدفق الفعال.

ولذلك، ينبغي إجراء تقييم للضغوط على تشكيلة التركيب المقصودة كلما أمكن ذلك.

The practical selection process should include both hydraulic andميكانيكيal requirements.

15. Pressure Rating and Pressure drop Are Different Specifications

هذه المواصفات مشوشة أحياناً

تقدير الضغط ويصف الضغط الذي صممت الخرطوم لتحمله في ظروف محددة.

هبوط الضغط يصف فقدان الضغط الذي يحدث كتدفقات مبردة عبر الخرطوم

ويمكن أن يكون للخراطيم تقدير عالي للضغوط بينما لا تزال تتسبب في فقدان ضغط أكبر مما هو مطلوب بمعدل تدفق معين.

16. How Engineers can Compare Different Hose Sizes

وعند تقييم أحجام الخراطيم، تستخدم نفس شروط التشغيل لكل مرشح.

وينبغي أن تكون المقارنة المفيدة متسقة مع المتغيرات التالية:

• رائع
• درجة الحرارة الباردة
• معدل الانخفاض
• طوله
• تشكيلة الاتصال

ومن ثم يمكن مقارنة البيانات الناتجة عن ذلك فيما يتعلق بحجم الضغط على نحو أكثر جدوى.

17 - عملية تقييم للضغوط العملية

ويقلل هذا النهج من خطر تحقيق المستوى الأمثل لعنصر واحد، مع وضع قيود غير مقصودة في مكان آخر في حلقة التبريد.

18. How Pressure drop Relates to AI Rack Density

ومع أن نظم حاسبة AI أصبحت أكثر تكاملا، يمكن أن يصبح هيكل التبريد أكثر تعقيدا.

وقد يتطلب المزيد من المجهزات واللوحات الباردة ونقاط الاتصال مسارات مبردة إضافية.

ويمكن أن يزيد ذلك من عدد المكونات التي تسهم في المقاومة الهيدروليكية الكلية.

وبالنسبة لنظم التبريد العالية الكثافة، تصبح إدارة المحاصيل الضغطية بالتالي جزءا هاما من التصميم على مستوى المنظومة.

19. Pressure drop should be Evaluated at the System Level

ويجوز لمورد خرطوم أن يقدم معلومات عن طريق الضغط من أجل خرطوم معين في ظروف اختبار محددة.

وهذه المعلومات مفيدة، ولكنها لا تمثل فقدان ضغط حلقة التبريد بأكملها.

وينبغي أن يشمل التقييم على مستوى المنظومة ما يلي:

• CDU
• متعددة
• خرطوم الإمدادات
• UQDs
• رسوم
• اللوحة الباردة
• عودوا
• قيود أخرى على التدفق

هذا التمييز مهم عند ترجمة بيانات مكوّنة في تصميم حقيقي لـ (آي)

20 - ما هي البيانات التي ينبغي طلبها من مورد هوس؟

عندما ينخفض الضغط هو بارامتر تصميم مهم يجب على المهندسين طلب معلومات كافية لاستنساخ أو تفسير ظروف اختبار المورد

وتشمل المعلومات المفيدة ما يلي:

• قطر داخلي ساخن
• طول الاختبار
• المبرد المستخدم للاختبار
• درجة الحرارة الباردة
• معدل الانخفاض
• نتائج الضغط
• تشكيلة الاتصال

فبدون شروط الاختبار، قد يكون من الصعب تطبيق رقم الضغط على نظام تبريد آخر مباشرة.

21. CJAN Liquid cooling Hose Options

وتوفِّر اللجنة الاستشارية المعنية بالنظم العالمية للمواد الكيميائية عدة تشكيلات من خراطيم التبريد السائلة يمكن تقييمها وفقاً لمتطلبات النظام.

الحالي CJAN LCH Liquid cooling Hose مصممة لتطبيقات التبريد السائل حيث يحتاج المهندسون إلى النظر في الاحتياجات الهيدروليكية والحرارية والميكانيكية معا.

وتشمل التشكيلات الأخرى CJAN LCH-SD و CJAN LCH-SDS.

وينبغي أن يستند اختيار المنتجات إلى التبريد الفعلي، والضغط، ودرجة الحرارة، ومعدل التدفق، والأبعاد، ومتطلبات الاتصال.

22. Connecting Pressure-Drop Analysis with Hose Selection

وينبغي ألا يُعامل انخفاض الضغط على أنه حساب معزول يتم بعد اختيار الخرطوم.

وينبغي إدراجه خلال عملية اختيار الخواتم الأولية.

يشمل إطار الاختيار الأوسع نطاقاً كَيفَ تَخْتَرْق جوزةِ السائلِ اليمنىِ لخادمِ AI.

وتنظر هذه العملية في التواؤم المبرد، والتدفق، والضغط، ودرجات الحرارة، وأبعاد الخراطيم، وأشعة النحاس، والبيئة الميكانيكية، واحتياجات الأشعة فوق البنفسجية معا.

23. Pressure drop in a Real Liquid cooling Hose Assembly

تجميع الخواتم المنتهي يمكن أن يتصرف بشكل مختلف عن طول بسيط من الخرطوم

فعلى سبيل المثال، قد تشمل الجمعية النموذجية ما يلي:

ويمكن لكل قسم أن يؤثر على النتيجة الهيدروليكية النهائية.

ولهذا السبب، يمكن أن تكون الاختبارات الأولية أو على مستوى التجمع قيمة عندما يكون لنظام التبريد متطلبات هدرائية صارمة.

24. Five Common الأخطاء تقييم الضغط

الخطأ 1: النظر فقط إلى مقياس هوس

المقياس يهم، لكنه لا يصف المسار الهيدروليكي بأكمله.

سوء التصرف 2: معدل الإغراق

ومن الصعب تفسير البيانات المتعلقة بالضغط دون وجود حالة تدفق محددة.

سوء التصرف 3: Ignoring UQDs

وتعد وحدات تحديد المواقع جزءاً من مسار التدفق ويمكن أن تسهم بمقاومة إضافية.

Mistake 4: Ignoring Colant Temperature

الخواص المبردة يمكن أن تتفاوت مع درجة الحرارة، مما يؤثر على السلوك الهيدروليكي.

سوء التصرف 5: تقييم فقط

وقد يحتوي التركيب النهائي على خنادق وتجهيزات ومكونات اتصال تؤدي إلى تغيير فقدان الضغط الفعلي.

25 - قائمة حصرية للتصميمات البسيطة

خاتمة

إنخفاض ضغط خرطوم التبريد السائل هو النظر على مستوى النظام في مركز البيانات التابع للشركة

يمكن أن يؤثر كل من معدل التدفق، ومقياس الخرطوش الداخلي، وطول الخرطوش، وخصائص التبريد، ودرجات الحرارة، والنحل، والتجهيزات، ومعدلات التردد العالي، على المقاومة الهيدروليكية لدائرة التبريد.

ولذلك فإن النهج الأكثر فائدة هو تقييم المسار المبرد تماما بدلا من اختيار خرطوم لا يستند إلا إلى تقدير الضغط أو الحجم الاسمي.

وفيما يتعلق بمشاريع التبريد الخاصة بخدمات الخواديم، تقدم الشبكة العالمية لسواتل الملاحة (CJAN) تشكيلات من خراطيم التبريد السائلة التي يمكن تقييمها مقارنة بمتطلبات تطبيق محددة.

وعند طلب توصية بشأن الخرطوم، فإن توفير المبرد، ومعدل التدفق، والضغط، ودرجات الحرارة، وأبعاد الخرطوم، وتشكيلة الاتصال، يعطي المورّد أساسا أقوى بكثير للتقييم الهندسي.

لمزيد من المعلومات، زيارة CJAN Liquid Coling Solutions الصفحة أو الاستعراض CJAN LCH Liquid cooling Hose.