المجالات التطبيقية والاتجاهات المستقبلية للتبريد السائل بالغمر

مع التطور السريع لتطبيقات الحوسبة المكثفة مثل الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والعملات المشفرة والواقع المعزز/الواقع الافتراضي، فإن الطلب المتزايد على الحوسبة يجعل مركز البيانات يتطور تدريجياً إلى "الأداء العالي والكثافة العالية والاستهلاك العالي للطاقة". يستخدم التبريد السائل الغمر المبرد كوسيلة لنقل الحرارة. يتمتع السائل بموصلية حرارية أعلى وسعة حرارية محددة، لذلك يمكنه توصيل الحرارة بشكل أسرع وامتصاص الحرارة بشكل أكثر فعالية. في الوقت نفسه، نظرًا لتقليل استخدام المراوح ومكيفات الهواء، فإن مركز البيانات الذي يستخدم تقنية التبريد السائل الغاطس لديه طاقة أقل.

تستخدم أنظمة التبريد السائلة الغامرة سوائل محددة تتلامس بشكل مباشر مع المعدات الإلكترونية أو الميكانيكية، وتنقل وتشتت الحرارة من خلال الدوران الطبيعي أو القسري للسائل. تتمتع طريقة الاتصال المباشر ونقل الحرارة هذه بكفاءة أعلى ومقاومة حرارية أقل مقارنة بتبريد الهواء. المرحلة الأولى هي امتصاص الحرارة: حيث يتم امتصاص الحرارة المتولدة عن الأجهزة الإلكترونية أثناء التشغيل بشكل مباشر عن طريق المكونات المغمورة في السائل، وخلال هذه العملية ترتفع درجة حرارة السائل تدريجياً. المرحلة الثانية هي نقل الحرارة: يتم بعد ذلك نقل السائل الذي ترتفع درجة حرارته عبر الحمل الحراري الطبيعي أو ضخه إلى أجزاء أخرى من نظام التبريد. يتم نقل الحرارة إلى العالم الخارجي من خلال المبرد، ويتم تبريد السائل، مما يؤدي إلى إعادة تشغيل الدورة.

تستخدم تقنية التبريد السائل الغامر بشكل أساسي سوائل غير موصلة للحرارة وعالية التوصيل للحرارة، والتي تتمتع بخصائص فيزيائية وكيميائية فريدة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لتبديد الحرارة بكفاءة. تشمل سوائل التبريد السائلة الغامرة الشائعة الزيوت المعدنية والسوائل الاصطناعية (مثل سوائل الفلورايد) والسوائل القابلة للتحلل. ولكل من هذه الوسائط مزاياها الخاصة، ولكن السوائل الاصطناعية، وخاصة سوائل الفلورايد، تستخدم على نطاق واسع في أنظمة التبريد السائلة الغامرة بسبب موصليتها الحرارية الممتازة وخصائص العزل الكهربائي. لا تتمتع سوائل الفلورايد بموصلية حرارية جيدة فحسب، بل تتميز أيضًا بخصائص اللزوجة المنخفضة والتوتر السطحي المنخفض، مما يسمح للسائل بالتدفق بسهولة وملء الفجوات المختلفة في المعدات، ونقل الحرارة بشكل فعال وضمان تأثيرات تبريد مستقرة.

لتحقيق أقصى قدر من كفاءة تقنية التبريد السائل الغامرة، يعد تصميم النظام وتحسينه أمرًا بالغ الأهمية. عند التصميم، ليس من الضروري فقط التفكير في اختيار وسائط التبريد المناسبة، ولكن أيضًا تخطيط تخطيط وتكوين نظام التبريد بشكل معقول.
تحسين تخطيط المعدات: من خلال الترتيب المعقول للمعدات التي تحتاج إلى التبريد، تأكد من أن كل مكون يمكنه الحصول على تبريد موحد وفعال. ويشمل ذلك النظر في مسار تدفق السائل وتجنب حدوث النقاط الساخنة.
تحسين دورة التبريد: بما في ذلك اختيار أنظمة الضخ والمبردات المناسبة لضمان التشغيل الفعال لدورة التبريد. اضبط معدل التدفق وحجم المبرد لتحقيق الأداء الأمثل للتبادل الحراري.

تم تطبيق تكنولوجيا التبريد السائل الغامرة على نطاق واسع في مجالات مثل مراكز البيانات، والحوسبة عالية الأداء، ومعدات الاتصالات. ومع نضج التكنولوجيا وظهور مواد جديدة، من المتوقع أن يتوسع نطاق تطبيقها بشكل أكبر. ومع تزايد الطلب على كفاءة الطاقة وحماية البيئة، ستصبح تقنيات التبريد منخفضة الطاقة وعالية الكفاءة محور البحث. ومن المتوقع أن يتم تطبيق تكنولوجيا التبريد السائل الغامرة على نطاق واسع في المستقبل بسبب نسبة كفاءة الطاقة الممتازة التي تتمتع بها.