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          液冷系統中泵的選擇(二)

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                 泵是液冷設計中關鍵組成部分。通常情況下,為克服流體阻力,管路中的流體必須通過泵進行驅動。協同管路的流通阻力,泵在決定流體流動速率時占據關鍵作用。泵的選擇在液冷系統設計中非常關鍵。


           
          泵的特性曲線特性曲線是指:在一定轉速下,離心泵的揚程、功率、效率等隨流量的變化關系。它反映了泵基本性能的變化規律,可做為選泵和用泵的依據。各種型號離心泵的特性曲線不同,但都有共同的變化趨勢。下圖為一個典型的后彎式離心泵的特性曲線,以及其工作原理動畫圖。
          動畫演示各種泵的工作原理

          電子產品熱設計中泵的選型步驟如下:
          1. 首先,通過能量守恒定律,結合產品允許溫升計算得出所需的液態工質的流量,根據流量初步篩選泵的范圍;
          2. 其次,根據既定的流量,核算驅動該流體循環流動時,需要的泵的揚程,根據此泵的揚程,進一步縮小可選泵的范圍;
          3. 再次,結合泵的特性曲線,查詢待選泵的工作點,得出泵功率、效率,核算當前工作狀態下泵的汽蝕余量是否滿足要求;
          4. 泵應工作于最高效率點(稱為設計點)附近,通常,認為最高效率點附近10%左右區段為高效率區段。
                  上文中提及到的汽蝕是離心泵工作過程中必須避免的問題。其出現的原因是:當安裝高度提高,或者管路系統阻力很大時,泵內工作壓力將非常低,且此壓力最低點通常位于葉輪葉片進口稍后的一點附近。當此處壓力降至被輸送液體此時溫度下的飽和蒸汽壓時,將發生沸騰,所生成的蒸汽泡在隨液體從入口向外周流動中,又因壓力迅速增大而急劇冷凝,會使液體以很大的速度從周圍沖向氣泡中心,產生頻率很高、瞬時壓力很大的沖擊,這種現象稱為汽蝕現象。


          壓力/Mpa 氣化溫度/℃ 壓力/Mpa 氣化溫度/℃
          0.001 6.9491 0.015 53.9705
          0.003 24.1142 0.02 60.065
          0.005 32.8793 0.04 75.872
          0.007 38.9967 0.06 85.9496
          0.009 43.7901 0.08 93.5107
          0.01 45.7988 0.1 99.634


          汽蝕時傳遞到危害葉輪及泵殼的沖擊波,加上液體中微量溶解的氧對金屬化學腐蝕的共同作用,在一定時間后,可使其表面出現斑痕及裂縫,甚至呈海綿狀逐步脫落;發生汽蝕時,還會發出噪聲,進而使泵體振動;同時由于蒸汽的生成使得液體的表觀密度下降,于是液體實際流量、出口壓力和效率都下降,嚴重時可導致完全不能輸出液體。復雜散熱系統中,由于管路復雜,阻力大,這一現象需要尤其注意。


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