Dzesēšanas galvenais noslēpums: kā iztvaikošanas siltuma izkliede atdzesē iekārtu centrmezglus?

Dzesēšanas tornis ir ierīce siltuma apmaiņai starp ūdeni un gaisu. Tas galvenokārt sastāv no konstrukcijas rāmja, apkopes sānu paneļiem, ventilatora, motora, pildījuma materiāla, ūdens sadales sistēmas, torņa korpusa un ūdens savākšanas baseina. Siltuma apmaiņa galvenokārt tiek panākta, termiski mijiedarbojoties starp relatīvi zemas -temperatūras gaisu (ko darbina ventilators) un ūdeni pildmateriālā, tādējādi samazinot ūdens temperatūru. Datu centru projektiem kopējā iekārtu un elektrisko ierīču siltuma slodze saglabājas samērā stabila. Dzesētā ūdens sistēma, dzesēšanas ūdens sistēma un dzesēšanas torņa dizains ir ļoti svarīgi, lai nodrošinātu nepārtrauktu dzesēšanu datoru telpā. Tāpēc dzesēšanas torņiem ir jādarbojas nepārtraukti visu gadu (datu centri ziemeļu reģionos parasti izmanto dzesēšanas sistēmu bez ūdens dzesēšanas sistēmas, kas arī darbojas visu gadu).

Dzesēšanas torņu darbības princips

Dzesēšanas torņu darbības princips ir balstīts uz iztvaikošanas siltumu un masas pārnesi. Karstais ūdens, ko darbina ventilators, tiek izsmidzināts uz siltuma izkliedes materiāla virsmas un nonāk saskarē ar kustīgo gaisu, kas iet caur to. Šajā brīdī starp karsto ūdeni un auksto gaisu notiek siltuma un mitruma apmaiņa. Tajā pašā laikā daļa karstā ūdens iztvaiko, un latentais iztvaikošanas siltums tiek izvadīts gaisā. Visbeidzot, atdzesētais ūdens iekrīt ūdens tvertnē un pēc tam cirkulē atpakaļ uz nepieciešamo aprīkojumu atkārtotai izmantošanai. Mitrās dzesēšanas torņos karstajam ūdenim ir augsta temperatūra, savukārt gaisam, kas plūst virs ūdens virsmas, ir zema temperatūra. Ūdens pārnes siltumu gaisā, kas to aiznes un izkliedē atmosfērā. Ūdens izkliedē siltumu gaisā trīs veidos: (1) Saprātīga siltuma pārnese; (2) Iztvaikošanas siltuma pārnese; (3) Radiācijas siltuma pārnese. Dzesēšanas torņi galvenokārt balstās uz pirmajām divām siltuma pārneses metodēm. Radiācijas siltuma pārnese ir niecīga, jo tā ir maza. Tostarp iztvaikošanas siltuma pārnese tiek veikta, izmantojot masas pārnesi, īpaši nepārtrauktu ūdens molekulu difūziju gaisā. Ūdens molekulām ir dažādi enerģijas līmeņi, un vidējo enerģiju nosaka ūdens temperatūra. Netālu no ūdens virsmas dažas ūdens molekulas ar augstu kinētisko enerģiju pārvar blakus esošo molekulu pievilcīgos spēkus, izkļūst no ūdens virsmas un kļūst par ūdens tvaikiem. Kad šīs augstas{16}}enerģijas molekulas izplūst, ūdens virsmas tuvumā esošā ūdens enerģija samazinās, kā rezultātā pazeminās ūdens temperatūra. Tā ir iztvaikošanas siltuma pārnese. Parasti tiek uzskatīts, ka iztvaikojošās ūdens molekulas vispirms veido plānu piesātināta gaisa kārtiņu ūdens virsmas tuvumā, kura temperatūra ir vienāda ar ūdens virsmas temperatūru. Ātrums, ar kādu ūdens tvaiki izkliedējas no šī piesātinātā slāņa atmosfērā, ir atkarīgs no spiediena starpības starp ūdens tvaikiem piesātinātajā slānī un atmosfērā.

Dzesēšanas torņu pamatstruktūra

Torņa rāmis: nodrošina ārēju atbalstu.

Siltuma apmaiņas pildījuma materiāls: maksimāli palielina siltuma apmaiņas laukumu starp ūdeni un gaisu.

Ūdens uzglabāšanas tvertne (dzesēšanas ūdens baseins): atrodas dzesēšanas torņa apakšā, lai savāktu atdzesētu ūdeni.

Ūdens sadales sprauslas: Nodrošiniet vienmērīgu ūdens sadalījumu pa siltumapmaiņas pildījuma materiālu.

Aksiālās plūsmas ventilators: paātrina gaisa plūsmu.

Klasifikācija pēc ūdens un gaisa plūsmas virziena

Dzesēšanas torņi tiek iedalīti pretplūsmas dzesēšanas torņos un šķērsplūsmas dzesēšanas torņos, pamatojoties uz ūdens un gaisa plūsmas virzienu.

Pretplūsmas dzesēšanas torņi

Torņa korpuss: piemērots vietām ar mainīgu vēja virzienu.

Ūdens sadales pildījuma materiāls: ideāli piemērots videi ar labu ūdens kvalitāti.

Ventilators: pretplūsmas torņiem ir nedaudz augstāks statiskais spiediens, un dažiem modeļiem ir nepieciešami motori ar nedaudz lielāku jaudu.

Vides ierobežojumi: viena un tā paša modeļa viens šķērsplūsmas tornis aizņem vairāk vietas nekā pretplūsmas tornis. Tomēr, ja tiek izmantoti vairāki torņi, šķērsplūsmas torņus var savienot paralēli, savukārt pretplūsmas torņiem ir nepieciešams attālums starp divām vienībām, kas ir vairāk nekā puse torņa diametra. Tādējādi kombinētie šķērsplūsmas torņi var samazināt grīdas platību. Pretplūsmas torņi ir izdevīgi apgabalos, kur apkārt ir augstceltnes, skursteņi vai citi siltuma avoti, kā arī gadījumos, kad nepieciešams neliels dzesēšanas torņu skaits to kompaktās platības dēļ.

Dreifs un troksnis: nodrošina labu ventilāciju, padarot tos piemērotus zonām ar mazāk stingrām vides aizsardzības un trokšņa prasībām.

Ikdienas apkope: pildvielu nomaiņa ir apgrūtinoša, tāpēc tās ir piemērotas lietošanai vietās ar tīru ūdens kvalitāti un zemu smilšu un putekļu līmeni.

Crossflow dzesēšanas torņi

Torņa korpuss: Crossflow torņiem kā galvenā atbalsta konstrukcija tiek izmantots tērauda rāmis, kā rezultātā ir lielāks materiālu patēriņš un smagāks torņa korpuss, salīdzinot ar pretplūsmas apļveida torņiem. Tos var savienot paralēli un tie ir piemēroti atklātām vietām.

Ūdens sadales pildījuma materiāls: Šķērsplūsmas torņu pildījuma materiāla tilpums ir aptuveni divas reizes lielāks nekā pretplūsmas torņiem, tādējādi palielinot izmaksas. Tie ir piemēroti videi ar sliktu ūdens kvalitāti.

Vides ierobežojumi: Kombinētie vai lielie šķērsplūsmas torņi ir piemēroti atklātām vietām ar lielu dzesēšanas ūdens pieprasījumu un ierobežotu telpu, jo tie ir vairāk saderīgi ar apkārtējām ēkām.

Dreifs un troksnis: šķērsplūsmas torņiem ir mazāks ieplūdes gaisa ātrums nekā pretplūsmas torņiem, kā rezultātā ir mazāki novirzes zudumi (0,005% šķērsplūsmas torņiem pret 0,1% apļveida pretplūsmas torņiem). Troksnis no pretplūsmas torņiem galvenokārt rodas no ūdens krišanas un ventilatora darbības, savukārt šķērsplūsmas torņi galvenokārt rada ventilatora troksni ar minimālu ūdens troksni. Tādējādi kopējais šķērsplūsmas torņu trokšņa līmenis ir zemāks nekā pretplūsmas torņiem, lai gan īpaši-zema trokšņa pretplūsmas torņi darbojas klusi. Rezumējot, šķērsplūsmas torņi darbojas labāk apgabalos ar stingrām trokšņa un vides aizsardzības prasībām.

Enerģijas patēriņš: Crossflow torņiem ir lielas gaisa ieplūdes atveres, mazs vēja ātrums un mazi pretestības zudumi, tāpēc dažiem modeļiem ir mazāka motora jauda nekā pretplūsmas torņiem. Salīdzinot abu veidu izmaksas, transporta maksas, uzturēšanas izdevumus un motora enerģijas patēriņu, to kopējās izmaksas 2-4 gadu laikā ir aptuveni līdzīgas. Jo ilgāks kalpošanas laiks, jo zemākas ir šķērsplūsmas torņu relatīvās izmaksas.

Ikdienas apkope: dažādu komponentu nomaiņa un apkope šķērsplūsmas torņos ir ērta, savukārt ūdens sadales sistēmas apkope un uzpildes lokšņu nomaiņa pretplūsmas torņos ir apgrūtinoša. Crossflow torņi ir vairāk pielāgojami projektiem ar sliktu ūdens kvalitāti un lietotājiem ir nepieciešama vienkāršāka ikdienas apkope.