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液冷系统中泵的选择(二)

leon2016
       泵是液冷设计中关键组成部分。通常情况下,为克服流体阻力,管路中的流体必须通过泵进行驱动。协同管路的流通阻力,泵在决定流体流动速率时占据关键作用。泵的选择在液冷系统设计中非常关键。


 
泵的特性曲线特性曲线是指:在一定转速下,离心泵的扬程、功率、效率等随流量的变化关系。它反映了泵基本性能的变化规律,可做为选泵和用泵的依据。各种型号离心泵的特性曲线不同,但都有共同的变化趋势。下图为一个典型的后弯式离心泵的特性曲线,以及其工作原理动画图。
动画演示各种泵的工作原理

电子产品热设计中泵的选型步骤如下:
  1. 首先,通过能量守恒定律,结合产品允许温升计算得出所需的液态工质的流量,根据流量初步筛选泵的范围;
  2. 其次,根据既定的流量,核算驱动该流体循环流动时,需要的泵的扬程,根据此泵的扬程,进一步缩小可选泵的范围;
  3. 再次,结合泵的特性曲线,查询待选泵的工作点,得出泵功率、效率,核算当前工作状态下泵的汽蚀余量是否满足要求;
  4. 泵应工作于最高效率点(称为设计点)附近,通常,认为最高效率点附近10%左右区段为高效率区段。
        上文中提及到的汽蚀是离心泵工作过程中必须避免的问题。其出现的原因是:当安装高度提高,或者管路系统阻力很大时,泵内工作压力将非常低,且此压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近。当此处压力降至被输送液体此时温度下的饱和蒸汽压时,将发生沸腾,所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中,又因压力迅速增大而急剧冷凝,会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心,产生频率很高、瞬时压力很大的冲击,这种现象称为汽蚀现象。


压力/Mpa 气化温度/℃ 压力/Mpa 气化温度/℃
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


汽蚀时传递到危害叶轮及泵壳的冲击波,加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用,在一定时间后,可使其表面出现斑痕及裂缝,甚至呈海绵状逐步脱落;发生汽蚀时,还会发出噪声,进而使泵体振动;同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降,于是液体实际流量、出口压力和效率都下降,严重时可导致完全不能输出液体。复杂散热系统中,由于管路复杂,阻力大,这一现象需要尤其注意。


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