सामग्री, शीतलक, तापीय प्रतिरोध और प्रवाह वितरण जैसे मापदंडों का निर्धारण करने के बाद, एक डिजाइन तैयार किया जाता है। एआई लिक्विड कूल्ड प्लेट अभी भी पूरा नहीं हुआ है। व्यावहारिक प्रणालियों में कोल्ड प्लेट के स्थिर, कुशल और दीर्घकालिक संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, निम्नलिखित तीन प्रमुख तकनीकी मुद्दों को हल करने पर ध्यान केंद्रित करना आवश्यक है:
1) प्रवाह प्रतिरोध अनुकूलन: सुनिश्चित करें कि शीतलक पर्याप्त प्रवाह दर पर ठंडे प्लेट के माध्यम से प्रवाहित हो सके, ताकि गर्मी अपव्यय आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके और अपर्याप्त प्रणाली प्रवाह से बचा जा सके।
2) दबाव प्रतिरोधी डिजाइन: यह ठंडे प्लेट को परिचालन दबाव के तहत विकृत होने से रोकता है, जिससे सीलिंग विफलता (रिसाव) और हीटिंग चिप के साथ खराब आसंजन (बढ़ी हुई तापीय प्रतिरोध) जैसी गंभीर समस्याएं उत्पन्न होती हैं।
3) दीर्घकालिक परिचालन विश्वसनीयता: अपने सेवा जीवन के दौरान कोल्ड प्लेट के स्थिर और गैर-क्षीण प्रदर्शन को सुनिश्चित करना, जिसमें कोर फिन ब्लॉकेज, जंग और स्केलिंग को रोकने के लिए है।
यह आलेख इन तीन पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करेगा तथा डिजाइन अनुकूलन विचार और व्यावहारिक सुझाव प्रदान करेगा।
कोल्ड प्लेट प्रवाह प्रतिरोध का अनुकूलन
लक्ष्य: प्रवाह प्रतिरोध को कम करना और यह सुनिश्चित करना कि सिस्टम प्रवाह शीतलन आवश्यकताओं को पूरा करता है।
चुनौती: जैसे-जैसे GPU/ASIC चिप्स की शक्ति 1000W से अधिक हो जाती है और शक्ति घनत्व बढ़ता है (~150W/cm²), पतले पंखों (अंतराल ≤ 0.15mm) का उपयोग करने की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप कोल्ड प्लेट प्रवाह प्रतिरोध में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।
1.1 पारंपरिक समाधान और सीमाएँ:
पारंपरिक डिजाइन: पंख के एक तरफ तरल प्राप्त होता है और दूसरी तरफ तरल प्राप्त होता है।
लागू शर्तें: जब फिन गैप ≥ 0.2 मिमी है, तो प्रवाह प्रतिरोध अपेक्षाकृत कम है (आमतौर पर <10kPa), जो स्वीकार्य है।
समस्या: जब फिन गैप ≤ 0.15 मिमी है, तो इस योजना का प्रवाह प्रतिरोध बहुत अधिक है।
1.2 अनुकूलन योजना: शीर्ष इनलेट, दो तरफ आउटलेट सिद्धांत: कोल्ड प्लेट फिन के बीच प्रवाह आमतौर पर लेमिनर होता है, और प्रवाह प्रतिरोध △ P प्रवाह वेग V और फिन लंबाई L के लगभग आनुपातिक होता है, △ P ∝ K * V * L
योजना का विवरण:
इनलेट को सीधे फिन क्षेत्र के ऊपर ले जाएं।
पंख क्षेत्र के दोनों ओर तरल निकास स्थापित करें।
अनुकूलन प्रभाव:
प्रवाह पथ L की लंबाई आधी कर दी जाती है (एकल छोर से केन्द्रीय प्रवाह दिशा में परिवर्तन के बराबर)।
समान कुल प्रवाह दर के अंतर्गत, पंखों के माध्यम से प्रवाह वेग V आधा हो जाता है।
इसलिए, फिन क्षेत्र में प्रवाह प्रतिरोध △ P एकल-पक्षीय इनलेट और आउटलेट योजना के लगभग 1/4 तक कम हो जाता है।
लाभ: उच्च शक्ति घनत्व और छोटे फिन गैप वाले ठंडे प्लेटों के प्रवाह प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से कम करना, जिससे सिस्टम प्रवाह सुनिश्चित होता है।
इसलिए, हमारे केनफा टेक इंजीनियरों द्वारा डिजाइन किया गया 1-इन-2-आउट फ्लो चैनल एआई लिक्विड कूलिंग प्लेट्स में अत्यधिक प्रवाह प्रतिरोध की समस्या का समाधान कर सकता है।
शीत प्लेट दबाव प्रतिरोध में सुधार
जब शीत प्लेट सब्सट्रेट अत्यंत पतला (1-2 मिमी) हो, तो दबाव के तहत शीत प्लेट के विरूपण को रोकने के लिए, विश्वसनीय सीलिंग और चिप के साथ अच्छे संपर्क को सुनिश्चित करना।
परम्परागत संरचनात्मक मुद्दा: विशिष्ट तांबे के फावड़े के दांत वाली ठंडी प्लेट: पंखों के शीर्ष को कवर प्लेट से वेल्ड नहीं किया जाता है।
यांत्रिक मॉडल: लंबाई (ए) x चौड़ाई (बी) के आयामों के साथ एक सपाट प्लेट के बराबर, किनारों को बाधित किया जाता है और समान रूप से वितरित दबाव (पी) के अधीन किया जाता है।
दबाव प्रतिरोध सिद्धांत (शास्त्रीय शैल सिद्धांत):
अधिकतम स्वीकार्य दबाव का सूत्र: P=β * σ * (t/b) ²
P: दबाव (एमपीए)
σ: सामग्री का स्वीकार्य तनाव (एमपीए)
टी: कवर प्लेट की मोटाई (मिमी)
बी: सुदृढ़ीकरण दिशा के लंबवत प्लेट की चौड़ाई (मिमी) - महत्वपूर्ण आयाम
β: आकार कारक (पहलू अनुपात a: b पर निर्भर करता है)
आवश्यक आवरण मोटाई का सूत्र: t=b * √ (β * P/σ)
आकार कारक β (पहलू अनुपात a: b का प्रभाव):
1:1,β=0.307
2:1,β=0.497
3:1,β=0.616
4:1,β=0.697
6:1,β=0.750
इसलिए, जब कोल्ड प्लेट फिन क्षेत्र के आकार (axb) का निर्धारण करते हैं, तो चौड़ाई b को कम करने से अधिकतम दबाव प्रतिरोध P में काफी सुधार हो सकता है। मध्य सुदृढीकरण पसलियों को जोड़ना: फिन क्षेत्र के बीच में समर्थन संरचनाओं को जोड़ना। कोल्ड प्लेट सब्सट्रेट, सुदृढीकरण पसलियों और कवर प्लेट को एक पूरे के रूप में एक कठोर संरचना में वेल्ड करें। (पंखों और कवर प्लेट के बीच 0.05 ~ 0.1 मिमी का अंतर छोड़ दें)। प्रभाव: दबाव प्रतिरोध की गणना करते समय महत्वपूर्ण आयाम b (जो सुदृढीकरण पसलियों के बीच की दूरी बन जाता है) को प्रभावी रूप से कम कर देता है, जिससे दबाव प्रतिरोध क्षमता में काफी सुधार होता है। उसी समय, टॉप फिन वेल्डिंग: पूरे कवर प्लेट में पंखों के शीर्ष को वेल्ड करें।
शीत प्लेट प्रचालन की दीर्घकालिक विश्वसनीयता
प्रदर्शन में गिरावट (थर्मल प्रतिरोध में वृद्धि, प्रवाह दर में कमी, रिसाव) को रोकें और दीर्घकालिक स्थिर संचालन सुनिश्चित करें। धातु के मलबे, असेंबली विदेशी वस्तुएं, संक्षारण उत्पाद, और छोटे फिन गैप में स्केल/बायोफिल्म जमा, प्रवाह और गर्मी हस्तांतरण में बाधा डालते हैं। शुद्ध पानी में तांबा धीरे-धीरे और एक समान रूप से पतला होता है। स्थानीयकृत संक्षारण: अधिक हानिकारक, जिसमें क्षरण संक्षारण (1.5 मीटर/सेकंड से अधिक प्रवाह दर पर काफी तेजी से बढ़ता है), माइक्रोबियल संक्षारण शामिल है
एसिड जंग। परिणाम: पंखों का पतला होना, ताकत में कमी, सील विफलता (रिसाव), और प्रदर्शन में गिरावट। साथ ही, यह स्केलिंग के लिए भी प्रवण है, जिसमें कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO3), मैग्नीशियम कार्बोनेट (MgCO3) जैसे अकार्बनिक स्केल और पंखों की सतह पर बायोफाउलिंग जमा होते हैं। गर्मी हस्तांतरण प्रतिरोध में उल्लेखनीय वृद्धि और गर्मी अपव्यय प्रदर्शन को कम करना।
केनफा टेक में हम आम तौर पर ग्राहकों को डिजाइन समाधान और सिफारिशें प्रदान करते हैं जो धातु के मलबे और वेल्डिंग स्लैग जैसे बड़े कणों को फ़िल्टर करने के लिए ≤ 50 μ मीटर (300 जाल) की अधिक परिशुद्धता के साथ सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन सुनिश्चित करते हैं
फैक्ट्री से निकलने से पहले सभी घटकों को साफ किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कोई बड़े कण अवशेष न हों, और सभी पाइपलाइन इंटरफेस सीलिंग के लिए एंड कैप से सुसज्जित हैं। साथ ही, पानी की गुणवत्ता को नियंत्रित किया जाता है, और pH<9 मानों को अच्छी तरह से नियंत्रित और मॉनिटर किया जाना चाहिए। संक्षारण अवरोधक<10ppm, कवकनाशी<12ppm, सल्फाइड<15ppm, सल्फेट<100ppm, क्लोराइड<50ppm, और चालकता<0.2-20us/cm को अनुपात के अनुसार शीतलक में जोड़ा जाता है।
निष्कर्ष:
एआई लिक्विड कूलिंग प्लेट्स की विश्वसनीयता डिजाइन उच्च प्रदर्शन वाली गर्मी अपव्यय प्रणालियों की सफलता में एक महत्वपूर्ण कड़ी है, और यह प्रदर्शन गणनाओं का एक सरल विस्तार नहीं है। यह लेख तीन मुख्य आयामों की पड़ताल करता है:
1) प्रवाह प्रतिरोध अनुकूलन: उच्च शक्ति घनत्व के तहत संकीर्ण फिन गैप के कारण बढ़े हुए प्रवाह प्रतिरोध की समस्या के जवाब में, "शीर्ष इनलेट और दो साइड आउटलेट" की एक अनुकूलन योजना प्रस्तावित और प्रदर्शित की गई थी। यह योजना प्रभावी प्रवाह पथ की लंबाई और प्रवाह वेग को आधा करके पारंपरिक एकल-पक्षीय इनलेट और आउटलेट योजना के लगभग 1/4 तक माइक्रोचैनल क्षेत्र में दबाव की गिरावट को काफी कम कर सकती है।
2) दबाव प्रतिरोध वृद्धि: शास्त्रीय शैल सिद्धांत के आधार पर, कोल्ड प्लेट के अधिकतम दबाव प्रतिरोध (P) पर कवर की मोटाई (t), महत्वपूर्ण चौड़ाई (b), सामग्री स्वीकार्य तनाव (σ), और पहलू अनुपात (β) के निर्णायक प्रभावों को स्पष्ट किया गया है। दो प्रभावी इंजीनियरिंग समाधान प्रस्तावित किए गए हैं: मध्यवर्ती सुदृढ़ीकरण पसलियों को जोड़ना और टूथ टॉप वेल्डिंग तकनीक का उपयोग करना। पहला महत्वपूर्ण आयाम b को कम करके दबाव प्रतिरोध में सुधार करता है, जबकि दूसरा एक एकीकृत समर्थन संरचना बनाने के लिए स्वयं पंखों और कवर प्लेट का उपयोग करता है, जो कठोरता और दबाव प्रतिरोध में सुधार के लिए पसंदीदा समाधान है।
3) दीर्घकालिक परिचालन विश्वसनीयता: व्यवस्थित रूप से पहचाने गए तीन प्रमुख जोखिम जो दीर्घकालिक विश्वसनीयता को खतरे में डालते हैं: अवरोध, संक्षारण और स्केलिंग। इन जोखिमों को नियंत्रित करने के लिए, कोल्ड प्लेट के अंदर परिसंचारी शीतलक (TCS) के लिए सख्त जल गुणवत्ता नियंत्रण लागू किया जाना चाहिए, जिसमें प्राथमिक जल (FWS) के मानकों की तुलना में बहुत अधिक मानक होने चाहिए। ASHRAE दिशा-निर्देशों के अनुसार, प्रमुख जल गुणवत्ता मापदंडों (pH, संक्षारण अवरोधक, कवकनाशी, आयन सांद्रता, निलंबित ठोस, सूक्ष्मजीव, आदि) के लिए तकनीकी आवश्यकताओं का विस्तृत विवरण दिया गया है।
केवल इन तीन आयामों में सावधानीपूर्वक डिजाइन और सख्त नियंत्रण के माध्यम से ही शीत प्लेट उच्च भार और दीर्घकालिक संचालन के दौरान उत्कृष्ट गर्मी अपव्यय प्रदर्शन, संरचनात्मक अखंडता और सिस्टम स्थिरता बनाए रख सकती है, जिससे उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए विश्वसनीय शीतलन गारंटी प्रदान की जा सकती है।
