دراسة فقدان الضغط – المولدات – مركز البيانات
دراسة فقدان الضغط - المولدات - مركز البيانات - مركز البيانات
سنة
2024
زبون
نورث كارولاينا
الترجمه
ماركوسيس
تصنيف
مركز البيانات - العملية الصناعية
متابعة التصفح:
مشاريعنا الأخرى:
آخر الأخبار:
الملف الفني:
خبرتنا:
خسائر الأحمال في غرف المولدات في مركز البيانات
أهمية المولدات في مراكز البيانات
في مركز البيانات، تعتبر المولدات خط الدفاع الأخير في حالة انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي.
يضمن تشغيلها الأمثل استمرارية العمليات حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
ومع ذلك، يمكن أن يتأثر أداء هذه المولدات بعدد من العوامل، ليس أقلها خسائر الأحمال في المباني التي يتم تركيبها فيها.
لذلك فإن إجراء دراسة متعمقة لخسائر الأحمال في هذه المباني له أهمية حيوية في ضمان توافر وموثوقية المولدات، وبالتالي مركز البيانات ككل.
كيفية توصيف خسائر الرأس في الغرفة
يمكن التعبير عنطاقة حجم من الهواء في صورة مجموع الضغوط، وهو ما يشكل الضغط الكلي لحجم الهواء:
- الضغط الناتج عن وزن عمود الهواء: ρgh,
- الضغط الديناميكي المرتبط بسرعة الهواء: ρv²/2,
- الضغط الساكن المرتبط بالضغط الداخلي للهواء: P.
فقدان الرأس لمكون ما هو الفرق في الضغط الكلي (مجموع الضغط الساكن والضغط الديناميكي والضغط الناتج عن الوزن) بين مدخله ومخرجه.
ويعزى فقدان الرأس في الغرفة إلى المقاومة التي يواجهها السائل (الهواء) أثناء تدفقه عبر المكونات المختلفة لنظام التوزيع (مثل القنوات والمرفقين والصمامات والشبكات وغيرها).
تعمل هذه المقاومات على تقليل ضغط السائل على طول مساره.
في حالة مجموعات التوليد، يتم وضع حواجز صوتية في أعلى وأسفل مجموعات التوليد للحد من التلوث الضوضائي من هذه الأخيرة، والتي تولد أيضاً انخفاضات ضغط إضافية كبيرة.
إن فهم وإدارة خسائر الضغط هذه أمر ضروري لضمان كفاءة وسلاسة تشغيل أنظمة التهوية وتكييف الهواء والتدفئة والسباكة.
يعد تقليل خسائر الضغط في أنظمة توزيع السوائل أمرًا ضروريًا لزيادة كفاءة الطاقة إلى أقصى حد، وتقليل التكاليف وضمان الأداء الأمثل للنظام.
وهذا جانب رئيسي في تصميم وإدارة غرف مولدات مركز البيانات.
لماذا نُجري دراسة فقدان الرأس بالتبادل الحراري التلقائي؟
إن إجراء دراسة CFD لفقدان الرأس له أهمية حيوية في العديد من مجالات الهندسة، بما في ذلك دراسة مراكز البيانات.
من خلال تمكين النمذجة العددية التفصيلية لتدفقات السوائل داخل النظام، يوفر هذا النهج معلومات مهمة عن مناطق فقدان الرأس والاضطراب والركود.
من خلال فهم هذه الظواهر، من الممكنتحديد نقاط الضعف في التركيبوتحسين التصميم لتقليل فقد الطاقةوتحسين كفاءة النظاموضمان الأداء الأمثل في ظل ظروف التشغيل المختلفة.
وبالإضافة إلى ذلك، تسمح دراسة CFD بالتنبؤ بآثار التعديلات المحتملة ومحاكاتها قبل تنفيذها فعليًا، مما يوفر طريقة فعالة من حيث التكلفة لتقييم استراتيجيات التحسين المختلفة وحل المشكلات.
في حالة مجموعات المولدات،سيضمن هذا النوع من الدراسةتشغيلها بسلاسة في جميع الظروف.
كما أن تقليل انخفاض الضغط يجعل من الممكن أيضًا تحقيق سرعات تصريف أعلى على مستوى السقف، وبالتالي تقليل مخاطر التكرار مع مبردات الهواء.
ما هو مصدر خسائر الأحمال؟
معظم خسائر الضغط المتولدة في أنابيب الاستخراج في مولدات مركز البيانات هي خسائر ضغط مفردة. تحدث خسائر الضغط المنفردة بسبب التغيرات المفاجئة في هندسة الأنابيب، مثل الانحناءات أو التضييق أو الاتساع المفاجئ.
وتعزى خسائر الضغط المفردة هذه إلى عدة عوامل:
- تكوين الدوامات ومناطق الاضطراب: تتسبب التغيرات المفاجئة في الهندسة في حدوث اضطرابات في سريان المائع، مما يؤدي إلى تكوين دوامات ومناطق اضطراب.
تؤدي هياكل الدوامات هذه إلى فقدان الطاقة، مما يؤدي إلى خسائر إضافية في الرأس. - تسارع وتباطؤ السريان: عندما يمر المائع من جزء أوسع إلى جزء أضيق من الأنبوب (تضييق) أو العكس (توسيع)، فإنه يخضع لتغير في السرعة.
ويؤدي التسارع أو التباطؤ المفاجئ للسريان إلى فقدان الضغط بسبب تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط. - احتكاك الجدران: يمكن أن يؤدي عدم انتظام سطح الجدران الداخلية للأنابيب، خاصةً عند وجود تغيرات في الهندسة إلى زيادة مقاومة تدفق السوائل.
وتؤدي هذه المقاومة إلى خسائر إضافية في الرأس.
من المهم ملاحظة أنه يمكن تقليل خسائر الرأس المنفردة هذه من خلال اعتماد تصميم مناسب للأنابيب، باستخدام وصلات سلسة وضمان الانتقال التدريجي بين الأجزاء المختلفة من الأنبوب.
يمكن للتصميم الهيدروليكي الجيد أن يقلل من خسائر الرأس المنفردة هذه ويحسن كفاءة التدفق في النظام.
المحاكاة العددية لخسائر الضغط
عملية النمذجة لدراسة CFD
استند النهج المستخدم لإنشاء النموذج ثلاثي الأبعاد لغرفة المصنع لدراسة CFD على المخططات والنموذج ثلاثي الأبعاد للعملية.
تم تمثيل العملية بالكامل، بما في ذلك المولدات وحواجز الصوت والمداخن والعناصر الموجودة في الغرفة والقنوات والكتل بدقة.
وباستخدام برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد، تم إنشاء نماذج هندسية للأجزاء، ودمج معدات العملية والعوائق، مع مراعاة موقعها الفعلي.
دراسات سرعة الهواء والضغط الجوي
بمجرد الحصول على نتائج المحاكاة العددية، يتم تحليل السرعات والضغوط لتحديد وحساب انخفاضات الضغط لكل غرفة في نفس مبنى مركز البيانات.
يتم احتساب انخفاضات الضغط من دراسة CFD من خلال تقييم تغيرات الضغط الكلي على طول مسار تدفق الهواء عبر الغرف التي تحتوي على المولدات.
في هذا التحليل، توفر عمليات المحاكاة العددية بيانات مفصلة عن توزيع سرعات التدفق وتدرجات الضغط والتدفقات الحرارية وخطوط التيار داخل هذه المساحات.
تُستخدم هذه البياناتللحصول على توزيع خسائر الرأس على طول الأنبوب.
تأثير المصائد الصوتية
تقلل مصائد الصوت إلى حد كبير من مستوى الديسيبل عند مخرج مجرى الهواء.
ومع ذلك، عندما يمر الهواء عبر المخمِّدات أو مصائد الصوت في مجرى الهواء، يزداد انخفاض الضغط بسبب إعاقة تدفق الهواء والتغيرات المفاجئة في الاتجاه، مما يعزز الاضطراب ويزيد من مقاومة التدفق.
يمكن أن تؤدي الهندسة المحددة لهذه الأجهزة أيضًا إلى حدوث اختلافات محلية في السرعة والضغط، مما يساهم في انخفاضات كبيرة في الضغط.
لذلك من الضروري إيجاد توازن جيد بين تقليل الديسيبلات وتقليل انخفاض الضغط.
تحسين تصميم أنابيب GE للحد من خسائر الضغط
أدى تكوين المباني إلى خسائر مفرطة في الرأس.
تم تعديلها لتقليل مقاومة التدفق، خاصة عند مصائد الصوت وقناة التفريغ.
كما تم تركيب عاكسات لجعل تغييرات الاتجاه أقل حدة.
وبفضل التعديلات التي تم إجراؤها، تم تقليل خسائر الضغط بأكثر من 50%.
هذا الانخفاض في انخفاض الضغط لا يضمن فقط التشغيل الفعال للمولدات، بل يسمح أيضًا بتحقيق سرعات أعلى للهواء عند مخرج مجرى الهواء، وبالتالي تقليل احتمالية حدوث التكرار مع مبردات الهواء على السطح.
