Տվյալների կենտրոնի հեղուկային սառեցման խողովակաշարերի համար նյութերի ընտրություն. Մետաղների, էլաստոմերների և պոլիմերների սցենարային վերլուծություն

Ներածություն. Խողովակաշարերի մարտահրավերը արհեստական ​​բանականության դարաշրջանում

Հեղուկային սառեցումը արագորեն դառնում է բարձր խտության արհեստական ​​ինտելեկտի հաշվարկների ջերմային կառավարման և էներգաարդյունավետության խոչընդոտների լուծման կարևորագույն ուղին: Մեկ դարակի հզորությունը ավանդական 10-20 կՎտ միջակայքից աճել է մինչև 50 կՎտ-ից ավելի, որոշ գերբարձր խտության սցենարներում այն ​​գերազանցում է 100 կՎտ-ը: Սառը թիթեղային հեղուկային սառեցման համակարգերում խողովակաշարերը կրում են սառեցնող հեղուկի տեղափոխման և բաշխման հիմնական գործառույթը, և դրա նյութի ընտրությունը անմիջականորեն ազդում է համակարգի երկարաժամկետ հուսալիության, շինարարության ժամանակացույցի և շահագործման ծախսերի վրա:

Նյութերի ընտրության բարդությունը զգալիորեն աճել է, քանի որ հեղուկ սառեցման համակարգերը պարզ փակ ցիկլերից վերածվում են բազմաշերտ ճարտարապետությունների, որոնք ներառում են տարբեր սառեցնող նյութեր, ջերմաստիճանային միջակայքեր և կատարողականի պահանջներ: Հեղուկ սառեցման համակարգերի արդյունաբերության ուղեցույցը այժմ մի քանի առաջադեմ նյութեր է ճանաչում որպես հարմար խոնավեցնող բաղադրիչներ, ինչը նպաստում է բարձր արդյունավետությամբ լուծումների ավելի լայն կիրառմանը հաջորդ սերնդի տվյալների կենտրոնների սառեցման կիրառություններում:

Այս հոդվածը քննում է նյութերի երեք հիմնական կատեգորիաները՝ մետաղներ, էլաստոմերներ և ինժեներական պոլիմերներ՝ վերլուծելով դրանց համապատասխան ուժեղ կողմերը, սահմանափակումները և օպտիմալ կիրառման սցենարները՝ հիմնվելով ներկայիս ինժեներական պրակտիկայի և զարգացող ստանդարտների վրա։

Անժանգոտվող պողպատ. Ավանդական աշխատանքային ձի

Ինչու է չժանգոտվող պողպատը մնում որպես հիմք

Չժանգոտվող պողպատե խողովակները երկար ժամանակ եղել են տվյալների կենտրոնի սառեցման ենթակառուցվածքների համար ստանդարտ ընտրություն՝ իրենց բարձր կառուցվածքային ամրության, ճնշմանը լավ դիմադրության և հասուն տեխնոլոգիական հիմքի շնորհիվ: CDU ներքին խողովակաշարերում 316L-ը օգտագործվում է որպես ստանդարտ նյութ՝ մեծ մասամբ կանոնավոր կիրառությունների համար, որը լավ համատեղելի է ապաիոնացված ջրի և ջուր-գլիկոլ խառնուրդների հետ: Նյութի 70-100 տարվա նախագծային կյանքը նորմալ շահագործման պայմաններում այն ​​​​գրավիչ է դարձնում կարևորագույն ենթակառուցվածքների համար:

Արդյունաբերությունը մշակել է չժանգոտվող պողպատե խողովակաշարերի վերաբերյալ լայնածավալ ստանդարտներ և գործելակերպեր: ASME B31.3-ը ապահովում է նախագծման շրջանակը՝ ASME IX կամ EN ISO 15614 չափանիշներին համապատասխանող եռակցման ընթացակարգերով: Հիպերմասշտաբային տեղակայումների համար միացումների մոտավորապես 90%-ը ուղեծրային եռակցված է, ապահովելով կրկնվող, լիարժեք թափանցելիությամբ, գազով մաքրված եռակցումներ:

304 ընդդեմ 316L. Նյութական որոշում

304-ի և 316L-ի միջև ընտրությունը կարևորագույն ճարտարագիտական ​​որոշում է՝ երկարաժամկետ հետևանքներով։ Ջրային սառեցնող նյութերի (ջուր, գլիկոլի լուծույթներ) համար որպես հիմք սովորաբար խորհուրդ է տրվում 304-ը (06Cr19Ni10): Այնուամենայնիվ, քլորիդ պարունակող միջավայրերի կամ ֆտորացված հեղուկների/հանքային յուղերի համար անհրաժեշտ է 316L (022Cr17Ni12Mo2) կամ ավելի բարձր կարգի հեղուկ։

Տարբերությունը կարևոր է, քանի որ նույնիսկ աննշան նյութական անհամատեղելիությունը կարող է հանգեցնել աշխատանքի վատթարացման՝ նստվածքի առաջացման, գազի արտանետման կամ մակերեսային կոռոզիայի պատճառով: Ուղղակի չիպային սառեցման օղակներում, որտեղ միկրոալիքները խիստ զգայուն են մասնիկային աղտոտման նկատմամբ, նյութական քայքայման հետևանքները կարող են լուրջ լինել:

Մետաղական համակարգերի թաքնված ծախսերը

Իր ուժեղ կողմերին չնայած, չժանգոտվող պողպատե խողովակաշարն ունի սահմանափակումներ, որոնք ավելի ցայտուն են դառնում բարձր խտության տեղակայման դեպքում.

Էլաստոմերներ՝ EPDM և PTFE՝ ճկուն միացումների համար

EPDM: Աշխատանքային ձիու էլաստոմեր

Ավանդական ջրային և գլիկոլային սառը թիթեղային հեղուկային սառեցման համակարգերի համար EPDM-ը (էթիլեն-պրոպիլեն-դիեն-մոնոմեր) գերիշխող էլաստոմերի ընտրությունն է: Դրա հիմնական առավելություններից են գերազանց ծերացման և կոռոզիայի դիմադրությունը, աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքը, որը սովորաբար տատանվում է -40°C-ից մինչև +120°C, և համեմատաբար կառավարելի ծախսերը:

EPDM-ը լայնորեն օգտագործվում է ճկուն միացումների, կնքվածքների և խողովակների համար, որտեղ անհրաժեշտ է շարժման հարմարեցում: Նյութերի համատեղելիության փորձարկումները ցույց են տվել EPDM-ի կայունությունը լայնորեն օգտագործվող սառեցնող հեղուկների հետ՝ նվազագույնի հասցնելով քայքայման ռիսկերը և ապահովելով քիմիական կայունություն երկարատև շահագործման ժամանակահատվածում: Պերօքսիդով կարծրացված EPDM-ը հատկապես խորհուրդ է տրվում տվյալների կենտրոնների հեղուկային ցանցերի համար, ապահովելով ավելի բարձր դիմացկունություն՝ համեմատած ծծմբով կարծրացված տարբերակների հետ:

PTFE՝ բարձր արդյունավետության լուծում

Ֆտորացված հեղուկների ընկղմման միջավայրերի, բարձր ջերմաստիճանի կիրառությունների և գերհաշվարկային ու բարձր խտության արհեստական ​​ինտելեկտի հաշվարկների երկարատև օգտագործման պահանջների համար PTFE-ն (պոլիտետրաֆտորէթիլեն) արդյունաբերության ստանդարտ ընտրությունն է: Մոդիֆիկացված PTFE ալիքավոր սառեցման խողովակները կարող են կայուն աշխատել -60°C-ից մինչև +260°C լայն ջերմաստիճանային միջակայքում՝ ավելի դանդաղ ծերացման քայքայմամբ և ավելի երկար ծառայության ժամկետով:

FEP-ը (ֆտորացված էթիլեն պրոպիլեն), որը ֆտորպոլիմեր է, առաջարկում է լրացուցիչ առավելություններ՝ գերազանց քիմիական կայունություն, բարձր հալման կետ՝ -85°C-ից մինչև 200°C աշխատանքային ջերմաստիճաններում, և ակնառու էլեկտրական մեկուսացման հատկություններ: Այն լայնորեն օգտագործվում է սառը թիթեղով հեղուկով սառեցման RCM-ից սերվեր միացումների համար:

Ֆտորպոլիմերների հիմնական առավելությունը կայանում է նրանց բացառիկ քիմիական կայունության մեջ: Բացառությամբ բարձր ջերմաստիճաններում ֆտորային տարրերի, հալված ալկալիական մետաղների և քլորի տրիֆտորիդի հետ ռեակցիաների, դրանք մնում են կոռոզիայից զերծ այլ քիմիական նյութերի հետ շփման ժամանակ: Սա դրանք դարձնում է իդեալական ագրեսիվ սառեցնող հեղուկների համար և պահանջում է երկար ծառայության ժամկետ:

Ինժեներական պոլիմերներ. ի հայտ եկող երրորդ ուղին

PVDF՝ OCP-ի կողմից ոգեշնչված ճանաչում

Պոլիմերների ներդրման գործում նշանակալի նվաճում տեղի ունեցավ, երբ GF-ն ստացավ OCP Inspired™ ճանաչում իր PVDF-ի վրա հիմնված դարակաշարային բազմաբաշխիչի համար՝ չիպից ուղիղ հեղուկային սառեցման համար, որը առաջին պոլիմերային բազմաբաշխիչն էր, որը արժանացավ այս ճանաչմանը Open Compute Project ծրագրի շրջանակներում։

PVDF կոլեկտորը մշակվել է պահանջկոտ ջերմային կառավարման միջավայրերին աջակցելու համար, որտեղ սառեցնող հեղուկի մաքրությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը և երկարաժամկետ հուսալիությունը կարևորագույն նշանակություն ունեն: Ի տարբերություն ավանդական մետաղական կոլեկտորների, լուծումը օգտագործում է պոլիմերային դիզայն, որը նախագծված է բոլոր ելքային անցքերի միջև հոսքի միատարր բաշխումն ապահովելու համար՝ օգնելով պահպանել կայուն և կրկնվող սառեցման արդյունավետությունը ողջ դարակաշարում: Թեթև PVDF կառուցվածքը նաև հնարավորություն է տալիս կոռոզիայից զերծ աշխատանք և պարզեցված ինտեգրում՝ ճկուն միացման և ամրացման տարբերակների միջոցով:

Յուրաքանչյուր կոլեկտոր նախագծվում է հաճախորդի համար նախատեսված դարակաշարերի և սառեցման պահանջներին համապատասխան և մատակարարումից առաջ ենթարկվում է 100% ճնշման փորձարկման: Կոլեկտորի կոնցեպտն արդեն իսկ ստուգվել է բազմաթիվ կոնցեպտային տեղակայումների և տվյալների կենտրոնների իրական ժամանակի տեղադրումների միջոցով Ամերիկայում, Եվրոպայում և Ասիա-Խաղաղօվկիանոսյան տարածաշրջանում:

Ինչու են պոլիմերային համակարգերը ձեռք բերում ժողովրդականություն

Պոլիմերային խողովակաշարերի ինժեներական դեպքը տարածվում է OCP ճանաչումից այն կողմ.

Կիրառման սահմաններ

Պոլիմերային խողովակաշարը նախատեսված չէ մետաղական խողովակաշարը ամբողջությամբ փոխարինելու համար: Կիրառելիության սահմանները պետք է որոշվեն շահագործման պայմաններով.

Շերտավոր նյութերի համապատասխանեցման սկզբունքը

Արդյունաբերության ներկայիս պրակտիկան հետևում է շերտավորված նյութերի համապատասխանեցման մոտեցմանը՝ ընդունելով, որ հեղուկ սառեցման համակարգերի տարբեր մակարդակներն ունեն տարբեր շահագործման պայմաններ և կատարողականի պահանջներ.

Պոլիմերների ներդրման միտումը ամրապնդվում է OCP էկոհամակարգի կողմից փոխգործունակ և բազմամատակարար հեղուկային սառեցման ենթակառուցվածքների աճող աջակցությամբ՝ ստանդարտացված ինտերֆեյսների և վավերացված նյութերի մոտեցումների միջոցով: Արդյունաբերության ուղեցույցը մի քանի առաջադեմ պոլիմերներ է ճանաչում որպես հարմար խոնավեցնող նյութեր, ինչը նպաստում է բարձր արդյունավետությամբ պոլիմերային տեխնոլոգիաների ավելի լայն ներդրմանը հաջորդ սերնդի տվյալների կենտրոնների սառեցման մեջ:

Եզրակացություն

Հեղուկ սառեցման խողովակաշարերի համար նյութերի ընտրությունը այլևս պարզ ընտրություն չէ մետաղների և այլընտրանքների միջև: Լայնացող նյութերի ներկապնակը՝ չժանգոտվող պողպատից (304, 316L) մինչև էլաստոմերներ (EPDM, PTFE, FEP) և ինժեներական պոլիմերներ (PVDF, HDPE, PP-H), ինժեներներին հնարավորություն է տալիս համապատասխանեցնել կոնկրետ կատարողականի պահանջներին և շահագործման պայմաններին:

Հիմնականը հասկանալն է, որ ոչ մի առանձին նյութ օպտիմալ չէ բոլոր կիրառությունների համար: OCP-ի կողմից ոգեշնչված PVDF բազմաբևեռների ճանաչումը ազդարարում է պոլիմերային լուծումների կարևոր արդյունաբերության հավանության մասին, սակայն մետաղական համակարգերը շարունակում են կարևոր լինել բարձր ճնշման, բարձր ջերմաստիճանի և քիմիապես ագրեսիվ միջավայրերի համար: Ապագան, հավանաբար, կայանում է հիբրիդային մոտեցումներում, որոնք համատեղում են յուրաքանչյուր նյութական կատեգորիայի ուժեղ կողմերը՝ կիրառելով հեղուկ սառեցման ճարտարապետության յուրաքանչյուր մակարդակի կոնկրետ պահանջներին համապատասխան: