Keďže výpočtový výkon, hustota výkonovej elektroniky, požiadavky na účinnosť chladenia a tepelné zaťaženie sa neustále zvyšujú, chladenie kvapalinou sa používa v širšom rozsahu zariadení.

Kvapalinový chladiaci systém nie je len výmenník tepla a chladiaca kvapalina. Ide o kompletný systém riadenia tekutín zahŕňajúci čerpadlá, potrubia, výmenníky tepla, chladiace dosky, zásobníky, filtre, snímače, ventily a riadiacu logiku..

V mnohých aplikáciách je čerpadlo relatívne malým komponentom, ale má priamy vplyv na prietok chladiacej kvapaliny, stabilitu tlaku, nárast teploty, stopu systému a dlhodobú spoľahlivosť.

Mikromagnetické zubové čerpadlo je možné zvážiť pre kvapalinové chladiace okruhy, ktoré vyžadujú kompaktnú inštaláciu, objemový prietok, riadenú cirkuláciu, zadržiavanie kvapaliny magnetickým pohonom a kompatibilitu so špecializovanými chladiacimi kvapalinami.

Tento článok vysvetľuje, ako vyhodnotiť mikromagnetické zubové čerpadlo na chladenie kvapalinou, vrátane architektúry systému, tepelných výpočtov, tlakových požiadaviek, kompatibility chladiacej kvapaliny, generovania tepla čerpadla, parametrov produktu, scenárov aplikácie a technických kritérií výberu.

Rýchla odpoveď: Môže sa mikromagnetické zubové čerpadlo použiť na chladenie kvapalinou?

Áno, ale vhodnosť závisí od aktuálneho prevádzkového bodu.

Zubové mikromagnetické čerpadlo možno použiť vo vybraných kvapalinových chladiacich systémoch, ak:

• Prietok

• Diferenčný tlak

• Viskozita chladiacej kvapaliny

• Prevádzková teplota

• Kompatibilita so zmáčaným materiálom

• Vstupné podmienky

• Rýchlosť motora

• Spôsob kontroly

• Požiadavky na nepretržitú prevádzku

zodpovedajú dizajnu chladiacej slučky.

Najdôležitejším bodom je, že chladiace čerpadlo by sa nemalo vyberať len z maximálneho prietoku.

Požadovaný pracovný bod je určený tepelným zaťažením a cieľovým nárastom teploty spolu s hydraulickým odporom celej slučky.

Pre kvapalinové chladenie dátových centier ASHRAE popisuje architektúry zahŕňajúce chladiacu slučku zariadenia, jednotky na distribúciu chladiva (CDU) a technologické chladiace systémy (TCS). Jednotky CDU môžu zahŕňať čerpadlá, ventily, výmenníky tepla, monitorovanie teploty/tlaku/prietoku a ovládacie prvky.

1. Ako funguje kvapalinový chladiaci systém?

Kvapalinový chladiaci systém prenáša teplo z vysokoteplotného komponentu do chladiacej kvapaliny a potom toto teplo odvádza cez výmenník tepla alebo iný chladiaci stupeň.

Zjednodušená slučka chladenia kvapalinou je:

Zdroj tepla → Chladiaca doska / Výmenník tepla → Slučka chladiacej kvapaliny → CDU / Výmenník tepla → Odmietnutie tepla → Návrat

V závislosti od vybavenia môže architektúra zahŕňať viacero kvapalinových slučiek.

Medzi typické komponenty patria:

• Pumpa

• Studený tanier

• Rozdeľovač

• Výmenník tepla

• CDU

• Zásobník alebo expanzný objem

• Filter

• Snímač tlaku

• Snímač teploty

• Snímač prietoku

• Riadiaci ventil

• Detekcia úniku

• Potrubie a rýchlospojky

ASHRAE identifikuje CDU ako dôležité rozhranie medzi systémami chladenia zariadení a chladiacimi systémami technológie. V závislosti od architektúry môže chladiaca kvapalina technológie zahŕňať vodu, deionizovanú vodu, chladivá alebo kvapaliny na báze glykolu.

Pre AI a výpočtovú techniku ​​s vysokou hustotou súčasné pokyny ASHRAE tiež opisujú architektúry priameho chladenia kvapalinou a jednotky CDU s funkciami čerpania a riadenia pre tepelné zaťaženie s vyššou hustotou.

2. Kde sa nachádza čerpadlo v kvapalinovom chladiacom systéme?

Úloha čerpadla závisí od architektúry systému.

Chladiaca slučka zariadenia

Strana zariadenia môže spracovať relatívne veľké objemy chladiva a odvádzať teplo cez chladiče, chladiace veže, suché chladiče alebo iné zariadenia na odvádzanie tepla.

Čerpadlo preto musí byť dimenzované približne:

Vysoký prietok + strata tlaku v systéme + energetická účinnosť

Toto sa zásadne líši od kompaktného cirkulačného okruhu na úrovni zariadení.

Technológia chladiaceho systému

Systém chladenia technológie alebo TCS priamo slúži na tepelnú záťaž IT alebo zariadení.

V systémoch priamo na čip je chladivo distribuované na studené platne pripojené k vysokovýkonným komponentom.

Čerpadlo musí udržiavať požadovaný prietok cez:

Čerpadlo → Rozdeľovač → Studená platňa → Spätné rozdeľovacie potrubie → Výmenník tepla/CDU

Dôležitou súčasťou výberu čerpadla sa tu stáva pokles tlaku cez studené platne, rozdeľovače, filtre a rýchlospojky.

CDU

Jednotka distribúcie chladiva môže prepojiť okruh zariadenia s technologickou chladiacou slučkou.

V závislosti od dizajnu môže CDU zahŕňať:

• Výmenník tepla

• Cirkulačné čerpadlo

• Ventily

• Senzory

• Ovládacie prvky

• Filtrácia

• Komponenty na riadenie expanzie alebo tlaku

Čerpadlo je preto potrebné zvoliť ako súčasť kompletného hydraulického dizajnu CDU , a nie ako izolovaný komponent.

3. Prvý výpočet: Aký veľký prietok chladiacej kvapaliny je potrebný?

Jedným z najužitočnejších výpočtov pri chladení kvapalinou je vzťah medzi tepelným zaťažením, prietokom chladiacej kvapaliny a nárastom teploty.

Pre jednofázovú chladiacu kvapalinu:

alebo pomocou objemového prietoku:

kde:

• P = tepelná záťaž, W

• Q = objemový prietok, m³/s

• ρ = hustota chladiacej kvapaliny, kg/m³

• cp = merná tepelná kapacita, J/(kg·K)

• ΔT = prípustný nárast teploty chladiacej kvapaliny, K

Príklad

Predpokladajme, že chladiaca slučka odstráni:

50 kW

s chladiacou kvapalinou podobnou vode a cieľovým nárastom teploty:

5 °C

Približný požadovaný prietok je:

143,5 l/min

Tento výpočet je dôležitý, pretože okamžite ukazuje, prečo dimenzovanie čerpadla musí začínať skutočným tepelným zaťažením.

Malé mikročerpadlo môže byť vhodné pre lokálnu slučku tepelného manažmentu, chladiaci okruh kompresora, pomocný chladiaci okruh alebo kompaktný subsystém CDU, ale nemalo by sa automaticky považovať za vhodné pre veľkú slučku s výkonom 50 kW.

4. Prietok nestačí: Vypočítajte diferenčný tlak

Po výpočte prietoku určite, aký tlak musí čerpadlo generovať.

Požadovaný diferenčný tlak môže zahŕňať straty z:

• Studené taniere

• Rozdeľovače

• Hadičky

• Filtre

• Výmenníky tepla

• Rýchloupínacie armatúry

• Ventily

• Nadmorská výška

• Zariadenia na riadenie prietoku

Prevádzkový bod čerpadla by mal byť preto definovaný ako:

Požadovaný prietok + požadovaný diferenčný tlak

Pre objemové zubové čerpadlo je zjednodušený vzťah:

kde:

• Vd = zdvih na otáčku

• n = rýchlosť otáčania

Skutočný prietok je nižší ako teoretický z dôvodu vnútorného presakovania alebo sklzu.

Keď sa tlakový rozdiel zvyšuje, môže sa zvýšiť vnútorný sklz a skutočný prietok sa môže odchyľovať od teoretickej hodnoty.

Preto:

Nevyberajte mikro zubové čerpadlo len z maximálneho prietoku. Skontrolujte skutočný prietok pri požadovanom diferenčnom tlaku a rýchlosti.

Tento princíp sa odráža aj vo všeobecných pokynoch Suofu pre výber čerpadla.

5. Teplo čerpadla: Čerpadlo je tiež súčasťou tepelného rozpočtu

Jedným z problémov, ktoré sa pri chladení kvapalinou často prehliadajú, je to, že samotné čerpadlo môže privádzať teplo do systému.

Elektrický príkon sa nestane úplne užitočným hydraulickým výkonom.

Hydraulický výkon možno približovať:

kde:

• Δp = diferenčný tlak čerpadla

• Q = objemový prietok

Rozdiel medzi príkonom a užitočným hydraulickým výkonom predstavuje straty spojené s motorom, magnetickou spojkou, ložiskami, ozubenými kolesami, vnútorným trením kvapaliny, elektrickými komponentmi a inými mechanizmami.

Nie všetky tieto straty sa nevyhnutne dostanú do chladiacej kvapaliny; niektoré sú odmietané do okolitého prostredia.

Preto by pre systémové tepelné modelovanie mali inžinieri určiť:

Aká veľká časť straty čerpadla sa v skutočnosti prenáša do chladiacej kvapaliny?

Je to užitočnejšie ako použitie univerzálneho čísla 'zvýšenie teploty čerpadla'.

Praktickou metódou overovania je meranie:

• Vstupná teplota chladiacej kvapaliny

• Výstupná teplota chladiacej kvapaliny

• Prietok

• Príkon čerpadla

• Diferenčný tlak

• Teplota motora

• Teplota okolia

za skutočných prevádzkových podmienok.

Prečo na tom záleží

Ak čerpadlo pridá niekoľko stoviek wattov tepla do kompaktnej sekundárnej slučky, toto teplo musí byť nakoniec odstránené výmenníkom tepla.

Čerpadlo sa tak stáva súčasťou tepelnej rovnováhy systému , nie iba zariadením na pohyb tekutiny.

6. Prečo je magnetický pohon dôležitý pri chladení kvapalinou

Bežný rotačný hriadeľ prechádzajúci skriňou čerpadla vyžaduje dynamické tesniace rozhranie.

Čerpadlo s magnetickým pohonom prenáša krútiaci moment cez magnetickú spojku, čo umožňuje oddelenie motora a čerpanej kvapaliny konštrukciou čerpadla.

Tento dizajn môže:

• Odstráňte konvenčné rozhranie rotačného tesnenia hriadeľa

• Znížte jednu potenciálnu cestu úniku

• Izolujte motor od čerpanej kvapaliny

• Podpora kompaktnej integrácie kvapalinového systému

To môže byť obzvlášť dôležité, keď je chladivo:

• drahé

• Chemicky citlivý

• Ťažko obsiahnuteľné

• Prchavé

• Citlivé k životnému prostrediu

• Používa sa v systéme s uzavretou slučkou, kde je kontaminácia alebo únik nežiaduci

Magnetický pohon však neznamená, že celý chladiaci systém je automaticky netesný.

Statické tesnenia, O-krúžky, závitové spoje, zvárané spoje, armatúry, telesá čerpadiel, potrubia a výmenníky tepla musia byť ešte overené.

7. Vlastnosti chladiacej kvapaliny priamo ovplyvňujú konštrukciu čerpadla

Výraz 'kvapalné chladenie' zahŕňa veľmi odlišné tekutiny.

Chladiace kvapaliny na báze vody a glykolu

Zmesi vody a vody a glykolu sú bežné v jednofázových chladiacich systémoch.

Medzi dôležité parametre patrí:

• Koncentrácia glykolu

• Viskozita

• Hustota

• Špecifické teplo

• Charakteristiky korózie

• Prevádzková teplota

• Elektrická vodivosť

• Materiálová kompatibilita

Čerpadlo by sa malo hodnotiť pri skutočnej prevádzkovej teplote, pretože viskozita sa mení s teplotou.

Dielektrické a špeciálne chladiace kvapaliny

Špecializované chladiace kvapaliny môžu byť použité v ponorných alebo iných chladiacich architektúrach na úrovni zariadení.

Pre tieto kvapaliny by mali inžinieri overiť:

• Chemická kompatibilita

• Napučiavanie elastomérov

• Kompatibilita s polymérmi

• Mazavosť

• Tlak pár

• Viskozita

• Ťažba materiálu

• Dlhodobá expozícia

Rovnaká konfigurácia čerpadla by sa nemala automaticky považovať za kompatibilnú s každou špeciálnou chladiacou kvapalinou.

Chladivá a dvojfázové chladenie

Chladenie na báze chladiva prináša ďalšiu zložitosť.

Na vstupe čerpadla sa kvapalina môže priblížiť k podmienkam nasýtenia. Pokles tlaku môže spôsobiť blikanie, čím sa vytvorí zmes plynu a kvapaliny.

Tým sa výrazne mení prevádzkové prostredie čerpadla.

Pri návrhu by sa preto malo brať do úvahy:

• Saturačný tlak

• Teplota kvapaliny

• Vstupný tlak

• NPSH / dostupné podmienky odsávania

• Strhávanie plynu

• Dvojfázové správanie

• Materiálová kompatibilita

• Podmienky spustenia

Pri aplikáciách s chladivom musí byť výber čerpadla overený podľa konkrétneho chladiva a prevádzkovej obálky, a nie len na základe výkonu vody.

8. Parametre mikromagnetického zubového čerpadla pre chladenie kvapalinou

Séria NP od Suofu pokrýva viacero rozsahov zdvihu a prietoku.

Nasledujúca tabuľka používa aktuálne publikované údaje o produkte a mala by sa považovať skôr za referenčnú pri výbere než za garantovaný prevádzkový bod . Skutočný výkon závisí od tlaku, rýchlosti, viskozity, teploty, konfigurácie motora a chladiacej kvapaliny.

*Uverejnené produktové stránky špecifikujú referenčnú hodnotu diferenčného tlaku s vodou ako médiom. Prispôsobené tlakové schopnosti sa líšia podľa série a konfigurácie a mali by byť overené podľa príslušnej výkonnostnej krivky.

Reprezentatívne prevádzkové vlastnosti

V závislosti od série zverejnené špecifikácie NP zahŕňajú:

• Prevádzková rýchlosť: až do približne 4 000 otáčok za minútu v uvedených konfiguráciách

• Prevádzková teplota: približne -120°C až +150°C v príslušných konfiguráciách

• Stredná viskozita: do približne 20 000 cP na príslušných stránkach produktu

• Vstupné vákuum: približne -0,85 bar, v závislosti od rýchlosti, na príslušných konfiguráciách

• Možnosti telesa čerpadla: SS316, Hastelloy, PEEK a prispôsobené materiály

• Možnosti ozubenia/ložiska: PEEK na uvedených konfiguráciách

• Hriadeľ: zirkónová keramika

• Možnosti O-krúžkov: FKM, EPDM, PTFE, FVMQ, CR a FFKM

• Možnosti motora: BLDC, AC/VFD a konfigurácie serva v závislosti od série

Tieto špecifikácie sú závislé od konfigurácie a nemali by sa považovať za univerzálne limity série NP.

9. Ako vybrať sériu NP pre chladenie kvapalinou

Výber by sa mal riadiť skôr požadovaným prevádzkovým bodom ako číslom modelu.

Chladenie s malým prietokom

Pre kompaktné systémy tepelného manažmentu, ktoré vyžadujú prietoky pod približne 2,2 l/min, ponúka rad NP42 štyri možnosti výtlaku od 0,2 do 0,7 ml/ot.

Typické inžinierske aplikácie zahŕňajú:

• Malé chladiace okruhy

• Laboratórne tepelné systémy

• Kompaktné chladiace zariadenie

• Pomocné chladiace slučky

• Špeciálne chladenie zariadení

Malý až stredný prietok

Rodina NP51 zahŕňa NP100 až NP190 s publikovaným menovitým prietokom od 0–2,9 l/min do 0–6,0 l/min.

Tento rozsah možno zvážiť pre:

• Kompaktné chladiace zariadenie

• Cirkulácia chladenia

• Malé podsystémy CDU

• Tepelný manažment zariadenia

• Chladenie kompresorom

Stredný prietok

Rodina NP60 zahŕňa NP240 a NP350.

NP350 má publikovaný menovitý prietokový rozsah do 10,5 l/min , s nominálnym výtlakom 3,5 ml/ot.

Séria môže byť hodnotená pre:

• Strednoprúdové chladiace okruhy

• Priemyselné chladenie

• Chladenie kompresorom

• Kompaktné kvapalinové chladiace zariadenie

• Moduly tepelného manažmentu

Vyšší prietok

Rodina NP98 zahŕňa:

• NP400

• NP600

• NP900

• NP1200

• NP1700

Publikované rozsahy menovitého prietoku siahajú od 12,6 l/min pre NP400 do 55 l/min pre NP1700.

Tento rozsah možno vyhodnotiť pre chladiace a chladiace systémy zariadení s vyšším prietokom, kde skutočný bod prietoku a tlaku spadá do oblasti výkonu čerpadla.

Veľkoprietokové priemyselné chladenie

NP2600 má nominálny výtlak 26 ml/ot a publikovaný rozsah menovitého prietoku 0–65 l/min..

Pri tejto triede čerpadiel by mali inžinieri venovať osobitnú pozornosť:

• Výkon motora

• Diferenčný tlak

• Viskozita chladiacej kvapaliny

• Tvorba tepla

• Veľkosť potrubia

• Pokles tlaku filtra

• Konfigurácia inštalácie

10. Praktický kontrolný zoznam pre výber čerpadla na chladenie kvapalín

Pred výberom mikromagnetického zubového čerpadla si pripravte týchto 10 parametrov.

Pre chladenie v uzavretej slučke sú obzvlášť dôležité dva ďalšie parametre:

Čistota chladiacej kvapaliny

Znečistenie časticami môže ovplyvniť malé vnútorné vôle, ozubené kolesá, ložiská a tesnenia.

Publikované produktové stránky Suofu NP42, NP51, NP60 a NP98 odporúčajú vstupný filter s veľkosťou 400 mesh . v príslušných konfiguráciách Skutočný filter by sa mal vybrať aj podľa poklesu tlaku, prietokovej kapacity a kompatibility chladiacej kvapaliny.

Podmienky chodu na sucho

Schopnosť chodu nasucho nie je univerzálna pre sériu NP.

Napríklad stránka produktu NP60 špecifikuje obmedzené podmienky chodu nasucho, zatiaľ čo stránka NP98 výslovne uvádza, že chod nasucho sa neodporúča.

Preto:

Nikdy nepredpokladajte schopnosť chodu nasucho len z názvu rodiny čerpadla.

11. Aplikačné scenáre

11.1 Kvapalinové chladenie dátového centra

Pri kvapalinovom chladení dátového centra môžu čerpadlá pracovať vo vnútri jednotiek CDU alebo technologických chladiacich systémov.

Typické požiadavky zahŕňajú:

• Nepretržitá prevádzka

• Stabilný prietok

• Riadený diferenčný tlak

• Nízka náročnosť inštalácie

• Kompatibilita chladiacej kvapaliny

• Monitorovanie a kontrola

• Obslužnosť

ASHRAE identifikuje čerpadlá, ventily, výmenníky tepla a prístrojové vybavenie ako súčasti distribučných systémov chladenia kvapalinou.

Mikromagnetické zubové čerpadlo je preto relevantnejšie pre kompaktné alebo lokalizované cirkulačné úlohy ako pre každú pozíciu čerpadla vo veľkom zariadení dátového centra.

11.2 Chladenie priamo na čip

Systémy priamo na čip umiestňujú studené platne priamo na vysokovýkonné komponenty.

Čerpadlo musí prekonať hydraulický odpor:

Čerpadlo → Rozdeľovač → Chladiaca doska → Rozdeľovač → Výmenník tepla → Späť

Správne čerpadlo by sa preto malo vyberať na základe poklesu tlaku studenej dosky a požadovaného prietoku chladiacej kvapaliny , nielen podľa tepelnej sily čipu.

11.3 Subsystémy CDU

Kompaktná CDU môže mať prísne požiadavky na:

• Inštalačné rozmery

• Regulácia prietoku

• Stabilita tlaku

• Kompatibilita chladiacej kvapaliny

• Nepretržitá prevádzka

• Integrácia snímača

Čerpadlo je možné zvoliť podľa aktuálneho prevádzkového bodu CDU.

11.4 Chladenie kompresora s magnetickým ložiskom

Kompresory s magnetickým a vzduchovým ložiskom môžu používať vyhradené chladiace okruhy s kvapalinou alebo chladivom.

Čerpadlo môže potrebovať zvládnuť:

• Kompaktný inštalačný priestor

• Kompatibilita chladiva

• Zmeny teploty

• Tlakový rozdiel

• Nepretržitá prevádzka

• Regulácia s premenlivou rýchlosťou

Publikované údaje Suofu o aplikácii kompresorového chladenia zahŕňajú NP070/NP190 pre aplikácie s nižším prietokom, NP350 pre systémy so stredným prietokom a NP1700/NP2600 pre systémy s vyšším prietokom.

11.5 Priemyselný tepelný manažment

Mimo dátových centier možno mikromagnetické zubové čerpadlá hodnotiť aj na:

• Chladenie výkonovej elektroniky

• IGBT testovanie

• Tepelný manažment batérie

• Laboratórne chladenie

• Chladiace zariadenia

• Špecializované procesné chladenie

• Kompaktné systémy prenosu tepla

Platí rovnaké technické pravidlo:

Vyberte si z kompletného pracovného bodu prietok-tlak-teplota-viskozita.

12. Inžiniersky prípad: Vývoj vysokorýchlostného čerpadla pre aplikáciu priestorového chladenia

Zdrojový materiál poskytnutý pre tento článok obsahuje technický prípad zahŕňajúci vývoj vysokorýchlostného chladiaceho čerpadla pre užitočné zaťaženie vesmírnych počítačov.

Podľa dodaných projektových informácií sa konštrukcia posunula za hranice konvenčných otáčok čerpadla smerom k prevádzkovému rozsahu približne 11 000 – 20 000 ot./min. , s kompaktným hriadeľom okolo 3 mm stupnice a cieľovou prevádzkovou oblasťou zahŕňajúcou desiatky až približne 100 ml/min a okolo 1 – 2 MPa.

Inžinierskou výzvou nebolo len zvýšenie rýchlosti otáčania.

Problém s dizajnom zahŕňal:

Vyššia rýchlosť

↓

Menší obal čerpadla

↓

Vyššie namáhanie otáčok hriadeľa

↓

Zaťaženie FV vyšším prevodom

↓

Obmedzenia materiálu a ložísk

↓

Potreba špeciálnej validácie

Tento typ aplikácie vyžaduje, aby bolo čerpadlo hodnotené ako kompletný rotačný systém.

Medzi dôležité položky overenia patria:

• Pevnosť rotora

• Vychýlenie hriadeľa

• Zaťaženie ložísk

• Opotrebenie ozubených kolies

• Krútiaci moment magnetickej spojky

• Tepelné správanie motora

• Vibrácie

• Správanie pri spustení

• Cyklovanie teploty

• Vákuum / podmienky prostredia

13. Čo robí čerpadlo na chladenie kvapalín spoľahlivým?

Spoľahlivosť nie je určená jedným materiálom alebo jednou špecifikáciou.

Praktický model spoľahlivosti je:

Materiálová kompatibilita

Hydraulický prevádzkový bod

Tepelný manažment

Dizajn ložísk / ozubených kolies

Výber motora

Čistota chladiacej kvapaliny

Výrobná konzistencia

Validačné testovanie

Čerpadlo by sa malo testovať v reprezentatívnych podmienkach, nie iba pri izbovej teplote s vodou.

Zmysluplná testovacia matica môže zahŕňať:

Pre špecializované projekty je mapa výkonnosti P-Q oveľa užitočnejšia ako jediné číslo maximálneho toku.

14. Aké sú technické limity mikromagnetických zubových čerpadiel?

Technicky dôveryhodný článok by mal tiež vysvetliť, kde má technológia obmedzenia.

Mikromagnetické zubové čerpadlo nemusí byť vhodné, keď:

Vyžaduje sa extrémne veľký prietok

Požadovaný prietok môže prekročiť praktický prevádzkový rozsah kompaktného objemového čerpadla.

Ultranízka tvorba častíc je povinná

Zaberanie ozubených kolies a ložiskové rozhrania sa musia starostlivo vyhodnotiť tam, kde sú limity kontaminácie mimoriadne prísne.

Chladiaca kvapalina obsahuje tvrdé častice

Abrazívne častice môžu urýchliť opotrebovanie ozubených kolies, ložísk a iných navlhčených komponentov.

Kvapalina je zle charakterizovaná

Pre neznáme dielektrické kvapaliny, chladivá alebo špeciálne chladivá by sa pred výberom mali stanoviť údaje o kompatibilite materiálu a viskozite.

Na vstupe čerpadla sa očakáva dvojfázový prietok

Blikanie a strhávanie plynu môže výrazne zmeniť správanie čerpadla.

Očakáva sa, že čerpadlo bude fungovať nasucho

Limity chodu nasucho musia byť overené pre presný model a konfiguráciu.

Toto nie je slabina jedného konkrétneho produktu. Je základnou súčasťou výberu inžinierskych čerpadiel.

15. Ako by malo byť teplo čerpadla zahrnuté do simulácie chladiaceho systému?

Pre tepelný model oddeľte tri množstvá:

1. Elektrický príkon

Napájanie dodávané do motora a pohonu.

2. Hydraulická sila

3. Teplo prenesené do chladiacej kvapaliny

Iba časť celkovej straty nevyhnutne vstupuje do chladiacej kvapaliny.

Preto namiesto predpokladu univerzálneho percenta generovania tepla získajte namerané údaje pod zamýšľaným prevádzkovým bodom.

Užitočný testovací záznam je:

Prietok + ΔP + Elektrický výkon + Vstupná teplota chladiacej kvapaliny + Výstupná teplota chladiacej kvapaliny + Teplota okolia

Tým sa vytvorí súbor údajov, ktorý možno priamo použiť v tepelnom modeli systému.

16. Často kladené otázky

Môže sa mikromagnetické zubové čerpadlo použiť na chladenie kvapalinou v dátovom centre?

áno. Môže sa uvažovať pre vybrané chladiace okruhy, najmä kompaktné alebo lokálne slučky, kde požadovaný prietok, diferenčný tlak, vlastnosti chladiva a inštalačné rozmery spadajú do prevádzkovej obálky čerpadla.

Aký prietok môže poskytnúť mikromagnetické zubové čerpadlo?

Publikovaná séria Suofu NP sa pohybuje od približne 0–1,5 l/min do 0–65 l/min , v závislosti od série a modelu. Pri aplikáciách chladenia kvapalinou musí byť skutočný prevádzkový bod určený z požadovaného prietoku, diferenčného tlaku, chladiacej kvapaliny a otáčok čerpadla.

Aký je maximálny tlak?

Pre celú sériu NP neexistuje jediná hodnota tlaku.

Publikované produktové stránky špecifikujú rôzne hodnoty diferenčného tlaku a tlakovej odolnosti podľa série a konfigurácie. Napríklad stránky NP42, NP51, NP60, NP98 a NP106 zverejňujú rôzne možnosti systémového tlaku. Konečný prevádzkový bod sa musí skontrolovať podľa príslušnej modelovej krivky.

Dokáže čerpadlo zvládnuť glykol?

Čerpadlo môže byť hodnotené pre chladiace kvapaliny na báze glykolu, ale presná koncentrácia glykolu, teplota, viskozita a materiálová kompatibilita by mali byť potvrdené pred výberom.

Dokáže magnetické zubové čerpadlo zvládnuť chladivo?

Pre cirkuláciu chladiva je možné zvážiť vybrané konfigurácie, ale aplikácie chladiva vyžadujú špecifické overenie tlaku, teploty, viskozity, materiálovej kompatibility, podmienok na vstupe a správania sa plyn-kvapalina.

Znamená magnetický pohon nulový únik?

Žiadne čerpadlo by nemalo byť opísané ako absolútne 'nulový únik' bez definovania celého systému a testovacích podmienok.

Magnetický pohon eliminuje konvenčné rozhranie rotačného tesnenia hriadeľa, čo môže znížiť jednu potenciálnu cestu úniku. Statické tesnenia a externé pripojenia stále vyžadujú technické overenie.

Môže čerpadlo bežať nasucho?

Záleží na presnej konfigurácii.

Napríklad dokumentácia NP60 od Suofu špecifikuje obmedzené podmienky chodu nasucho, zatiaľ čo dokumentácia NP98 uvádza, že chod nasucho sa neodporúča.

Aký je najdôležitejší parameter pri výbere čerpadla na chladenie kvapaliny?

Neexistuje jediný parameter.

Minimálne údaje o výbere by mali zahŕňať:

Prietok + Diferenčný tlak + Chladiaca kvapalina + Viskozita + Teplota + Vstupný stav + Motor/riadenie

Ako vypočítam požadovaný prietok?

Pre jednofázovú chladiacu kvapalinu:

Požadovaný prietok sa zvyšuje, keď sa zvyšuje tepelné zaťaženie alebo sa znižuje prípustný nárast teploty chladiacej kvapaliny.

Je potrebné zahrnúť teplo čerpadla do výpočtu chladenia?

áno.

Straty čerpadla môžu prispieť k tepelnému zaťaženiu okruhu chladiacej kvapaliny. Pre kompaktné systémy s relatívne malým výmenníkom tepla to môže byť dostatočne významné na to, aby odôvodňovalo priame meranie.

Môže sa to isté čerpadlo použiť na vodu, glykol, chladivo a dielektrické kvapaliny?

Nie automaticky.

Rôzne kvapaliny majú rôznu viskozitu, hustotu, tlak pár, mazivosť a chemickú kompatibilitu. Konfigurácia čerpadla by mala byť overená pre konkrétnu chladiacu kvapalinu.

17. Technické údaje na zabezpečenie výberu čerpadla

V prípade projektu OEM kvapalinového chladenia uveďte nasledujúce informácie:

Čím sú tieto údaje úplnejšie, tým presnejšie môže byť čerpadlo prispôsobené chladiacemu systému.

18. Záver

Čerpadlo na chladenie kvapaliny by sa malo zvoliť ako súčasť kompletného tepelného a hydraulického systému , nie ako izolovaný komponent.

Pre mikromagnetické zubové čerpadlo je kritický konštrukčný reťazec:

Tepelné zaťaženie

→ Požadovaný prietok chladiacej kvapaliny

→ Pokles tlaku v systéme

→ Prevádzkový bod čerpadla

→ Kompatibilita chladiacej kvapaliny

→ Ovládanie motora a rýchlosti

→ Tepelná strata

→ Dlhodobé overenie

Séria NP od Suofu poskytuje viacero konfigurácií výtlaku a prietoku, od modelov NP42 s malým prietokom po NP2600 s publikovaným menovitým rozsahom prietoku až do 65 l/min.

Pre aplikácie chladenia kvapalinou nie je technickým cieľom vybrať čerpadlo s najväčšou špecifikáciou. Má prispôsobiť čerpadlo skutočnému prevádzkovému bodu prietoku-tlaku-teploty-viskozity a zároveň overovať materiály, vstupné podmienky, tvorbu tepla, čistotu a nepretržitú prevádzku.

Pre OEM projekt sú najužitočnejšie počiatočné informácie:

Chladiaca kvapalina + Tepelná záťaž + Prietok + Diferenčný tlak + Teplota + Viskozita + Vstupný stav + Motor/ovládanie

Tieto údaje umožňujú vyhodnotiť konfiguráciu čerpadla a výkonovú krivku v porovnaní so skutočnými požiadavkami chladiaceho systému.