Что такое жидкие диэлектрики. Какими свойствами обладают жидкие диэлектрики. Где применяются жидкие диэлектрики в технике. Какие основные виды жидких диэлектриков используются в промышленности.
Что такое жидкие диэлектрики и их основные свойства
Жидкие диэлектрики — это жидкости, обладающие высоким удельным электрическим сопротивлением (более 10^10 Ом·см) и способные выдерживать сильные электрические поля без пробоя. К основным свойствам жидких диэлектриков относятся:
- Высокое удельное сопротивление (10^10-10^15 Ом·см)
- Высокая электрическая прочность (10-30 МВ/м)
- Низкая электропроводность
- Низкие диэлектрические потери
- Хорошие теплоотводящие свойства
- Химическая стабильность
- Негорючесть или трудногорючесть
Благодаря этим свойствам жидкие диэлектрики широко применяются в качестве изоляционных и охлаждающих сред в различном электротехническом оборудовании.
Основные области применения жидких диэлектриков
Жидкие диэлектрики используются в следующих областях:
- В трансформаторах — для изоляции и отвода тепла от обмоток
- В высоковольтных выключателях — для гашения электрической дуги
- В конденсаторах — в качестве диэлектрика
- В кабелях — для пропитки бумажной изоляции
- В реакторах — для охлаждения обмоток
- В различных электронных устройствах — для отвода тепла
Применение жидких диэлектриков позволяет повысить электрическую прочность изоляции, улучшить теплоотвод и увеличить надежность работы оборудования.
Основные виды жидких диэлектриков
Наиболее распространенными жидкими диэлектриками являются:
Минеральные масла
Минеральные (нефтяные) масла получают путем переработки нефти. Они обладают хорошими изоляционными свойствами, доступны и относительно недороги. Основной недостаток — горючесть. Применяются в трансформаторах, выключателях, кабелях.
Синтетические жидкости
К ним относятся кремнийорганические, фторорганические и другие синтетические жидкости. Имеют улучшенные характеристики по сравнению с минеральными маслами — более высокую термостойкость, негорючесть. Но значительно дороже. Используются в специальном оборудовании.
Растительные масла
Экологически безопасные диэлектрики на основе растительных масел (соевое, рапсовое и др.). Обладают хорошей биоразлагаемостью. Применяются как альтернатива минеральным маслам в трансформаторах.
Преимущества и недостатки жидких диэлектриков
Основные преимущества жидких диэлектриков:
- Высокая электрическая прочность
- Хорошие теплоотводящие свойства
- Способность заполнять любые полости и зазоры
- Восстановление свойств после пробоя
- Возможность циркуляции для охлаждения
К недостаткам можно отнести:
- Горючесть некоторых видов (минеральные масла)
- Старение и изменение свойств со временем
- Гигроскопичность
- Необходимость герметизации оборудования
Характеристики и параметры жидких диэлектриков
Основными характеристиками жидких диэлектриков являются:
- Удельное объемное сопротивление (10^10-10^15 Ом·см)
- Диэлектрическая проницаемость (2-5)
- Тангенс угла диэлектрических потерь (0,001-0,005)
- Электрическая прочность (10-30 МВ/м)
- Вязкость (10-100 сСт при 20°C)
- Температура вспышки (130-300°C)
- Температура застывания (от -60 до -10°C)
Эти параметры определяют изоляционные, тепловые и эксплуатационные свойства жидких диэлектриков и учитываются при их выборе для конкретных применений.
Методы очистки и контроля качества жидких диэлектриков
Для обеспечения высоких изоляционных свойств жидких диэлектриков применяются следующие методы их очистки и контроля:
- Фильтрация — удаление механических примесей
- Центрифугирование — удаление воды и твердых частиц
- Вакуумная сушка — удаление растворенных газов и влаги
- Адсорбционная очистка — удаление полярных примесей
- Регенерация — восстановление свойств отработанных масел
Контроль качества включает проверку электрических параметров, химического состава, содержания влаги и механических примесей. Это позволяет своевременно выявлять ухудшение свойств диэлектриков и принимать меры по их восстановлению.
Перспективные разработки в области жидких диэлектриков
Основные направления развития жидких диэлектриков:
- Создание экологически безопасных биоразлагаемых диэлектриков
- Разработка синтетических жидкостей с улучшенными характеристиками
- Применение наножидкостей с повышенной теплопроводностью
- Использование ионных жидкостей в качестве диэлектриков
- Совершенствование методов очистки и регенерации
Эти разработки направлены на повышение эксплуатационных свойств, надежности и экологической безопасности жидких диэлектриков.
Жидкие диэлектрики — Большая советская энциклопедия
Жи́дкие диэлектрики
Жидкости, удельное злектрическое сопротивление которых превышает 1010ом см. В электрическое поле Ж. д., как и твёрдые, характеризуются поляризацией и диэлектрическими потерями; в сильных полях — имеет место пробой (см. Диэлектрики). Электропроводность Ж. д, обусловлена ионами, образованными вследствие диссоциации собственных и примесных молекул жидкости. Пробой Ж. д. в сильном электрическом поле в основном связан с загрязнениями, которые содержит жидкость.
Ж. д. имеют большое значение в электротехнике и в лабораторной практике. Они обладают более высокой электрической прочностью, диэлектрической проницаемостью ε и удельной теплопроводностью по сравнению с воздухом или др. газами при давлении, близком к атмосферному. Поэтому при удалении воздуха из пор в волокнистой или иной пористой изоляции и заполнении их Ж. д. допустимое рабочее напряжение электрических устройств повышается.
Аналогичный эффект достигается при заливке Ж. д. корпусов трансформаторов, конденсаторов, блоков радиоаппаратуры, при пропитке Ж. д. бумажной изоляции конденсаторов или силовых кабелей высокого напряжения и т. п. При пропитке Ж. д. бумажной изоляции конденсаторов удаётся значительно повысить их ёмкость.
Из Ж. д. наиболее широко применяются электроизоляционные минеральные (нефтяные) масла. По химическому составу — это смеси различных углеводородов с ε — 2,2—2,4 и с малым углом δ диэлектрических потерь (См. Диэлектрические потери) (после хорошей очистки и при нормальной температуре tg δ < 0,001).
Хлорированные углеводороды с несимметричным строением молекул (в СССР — совол и совтол) являются полярными Ж. д. с повышенными значениями ε (3—6) и характерными зависимостями ε и tg δ от температуры и частоты. Широко применяются также синтетические Ж. д. — кремнийорганические и фторорганические жидкости (подробнее см. в ст. Электроизоляционные материалы).
Лит.: Сканави Г.
А. Н. Губкин.
Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me
Значения в других словарях
- ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ — Жидкости, уд. электрич. сопротивление к-рых превышает 1010 Ом•см. В электри
Синтетические жидкие диэлектрики
К синтетическим жидким диэлектрикам относятся хлорированные ароматические углеводороды (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические жидкости. Эти диэлектрики обладают рядом преимуществ по сравнению с нефтяными маслами и применяются в условиях повышенных тепловых нагрузок, напряженности электрического поля, в пожарои взрывоопасных средах.
Хлорированные углеводороды это продукты хлорирования дифенила (C12h20). Применяются полихлордифенил C12H5Cl5 совол, а также раствор совола в трихлорбензоле совтол.
Хлорированные углеводороды относятся к полярным диэлектрикам, наряду с молекулами примесей могут диссоциировать и их собственные молекулы, что приводит к большей электропроводности (ρ = 109…1011 Ом·м).
Поляризация жидкостей, содержащих дипольные молекулы, определяется одновременно электронной и дипольно-релаксационной составляющими. Поэтому для них диэлектрическая проницаемость имеет более высокие значения (ε ≈ 5,0), чем у нефтяных масел.
Дипольно-релаксационная поляризация существенно влияет на общий уровень диэлектрических потерь. В нормальных условиях tgδ = 10-2…10-3. При повышении температуры и частоты поля диэлектрические потери сильно увеличиваются, поэтому частотный диапазон применения этих жидкостей ограничен низкими частотами. Электрическая прочность большинства жидкостей на основе хлорированных углеводородов составляет Епр до 18-20 МВ/м.
Совол применяется, главным образом, для пропитки конденсаторной бумаги, это позволяет повысить емкость конденсатора на 50%. К числу его преимуществ относится более высокая стабильность в сильных электрических полях, стойкость к старению, негорючесть, пожаробезопасность. Недостатком совола является высокая температура застывания (Тз = — 8°С), что ограничивает его применение.
Совтол имеет меньшую, чем у совола вязкость и температуру
застывания (Тз = — 35°С), применяется как заменитель трансформаторного масла.
Основной недостаток хлорированных углеводородов токсичность.
Кремнийорганические жидкости это полимеры, линейные молекулы которых содержат силоксанную группу — Si-O-Si-, где атомы кремния связаны с органическими радикалами: — СН3 (метил), С2Н5 (этил) и др. По своим диэлектрическим характеристикам полисилоксановые жидкости близки к неполярным диэлектрикам:
• ε = 2,4…2,5;
• tgδ ≈ 3·10-4;
• ρ = 1011…1012 Ом·м;
• Епр = 18…20 МВ/м.
Они отличаются повышенной нагревостойкостью (Твсп > 300°С),
низкой температурой застывания (Тз = — 60°С), низкой гигроскопичностью, нетоксичностью, высокой стабильностью свойств при изменении температуры. Эти жидкости используются в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, радиоэлектронной аппаратуре.
Фторорганические жидкости представляют собой молекулярные соединения фтора с углеродом (например, С8F16). Это неполярные диэлектрики:
• ε = 1,9…2,0;
• tgδ = (1…2)·10-4;
• ρ = 1012…1014 Ом·м;
• Епр = 14…18 МВ/м.
Их основными особенностями являются негорючесть, высокая нагревостойкость (до 500°С) и дугостойкость, малая гигроскопичность, низкие диэлектрические потери и стабильность свойств, в том числе вязкости, до высоких температур. Фторорганические жидкости применяются для заполнения электрической аппаратуры при высоких рабочих температурах. Обладая высокой теплопроводностью, они обеспечивают интенсивное охлаждение в силовых трансформаторах.
Некоторые виды фторорганических жидкостей токсичны, взаимодействуют с резинами, медью.
Материал взят из книги Электротехнические материалы (Л.Г. Петрова)
Жидкие диэлектрики
План:
- Диэлектрики. Общие сведения.
- Роль жидких диэлектриков в современном мире.
- Особенности жидкого состояния вещества.
- Электропроводность жидких диэлектриков.
- Пробой жидких диэлектриков.
Диэлектрики. Общие сведения.
Все вещества по электрическим свойствам условно
делятся на три группы – проводники, диэлектрики
и полупроводники. Диэлектрики отличаются
от других веществ прочными связями электрических
положительных и отрицательных зарядов,
входящих в их состав.
Вследствие этого
электроны и ионы не могут свободно перемещаться
под влиянием приложенной разности потенциалов.
В отличие от диэлектриков в проводниках
электрического тока электрические заряды
не имеют таких связей, поэтому в проводниках
электроны могут свободно перемещаться,
создавая явление электрического тока.
Практически в диэлектриках в силу ряда
причин всегда имеется некоторое количество
слабо связанных зарядов, способных перемещаться
внутри вещества на большие расстояния.
Иными словами, диэлектрики не являются
абсолютными непроводниками электрического
тока. Однако в нормальных условиях таких
зарядов в диэлектриках очень мало, и обусловленный
ими электрический ток, называемый током
утечки, невелик. Проводимость диэлектриков
проводимости проводников. Обычно к диэлектрикам
относятся вещества, имеющие удельную
электрическую проводимость не больше
10 -7 – 10-8 См/м, проводникам
– имеющие проводимость больше 107 См/м. К диэлектрикам относятся все газы
(включая пары металлов), многие жидкости,
кристаллические, стеклообразные, керамические,
полимерные вещества.
Поскольку свойства
вещества сильно зависят от его агрегатного
состояния, обычно рассматривают отдельно
физические явления в газообразных, жидких
и твёрдых диэлектриках.
Роль жидких диэлектриков в современном мире.
В последние годы исследования механизма
ионизации, электрической проводимости
и пробоя жидких диэлектриков получили
большое развитие в связи с важной ролью,
которую эти явления играют во многих
современных разделах физики, химии, техники
и радиобиологии. Исследования жидких
диэлектриков тесно связаны с физикой
плазмы, физикой полупроводников, дозиметрией
ионизирующего излучения, физикой и техникой
электрической прочности материалов и
т.д. Исследования механизма ионизации
и электрической проводимости жидких
диэлектриков имеют большое значение
для так называемой физики здоровья и
для медицины. Результаты этих исследований
заполняют большой пробел в наших знаниях
о механизме ионизации в газах и в жидкостях,
а в особенности ионизации тканей и всего
живого организма.
Знания эти играют в
настоящее время очень большую роль как
в радиологии, так и во многих более общих
проблемах, связанных с воздействием ионизирующего
излучения на материю
Особенности жидкого состояния вещества.
Законы теплового
движения атомов и молекул в жидкостях особенно сложны.
С одной стороны, расстояния между молекулы
(атомами) жидкости почти такое же, как
в твёрдом теле, поэтому поступательные
перемещения ограничены и тепловое движение
носит главным образом колебательный
характер. С другой – в отличие от твёрдого
тела при определённых условиях в жидкостях
появляется возможность кооперативного
перемещения одних групп молекул относительно
других, что обусловливает её текучесть.
Ещё одна особенность, отличающая жидкое
состояние от газообразного: благодаря
большим силам взаимодействия молекула,
находящаяся в фиксированном положении
(в состоянии колебания около определённой
точки), вызывает известное упорядочение
в расположении ближайших к ней молекул.
Это упорядочение называют «ближним порядком».
Электропроводность жидких диэлектриков.
В жидких
диэлектриках бывают два
В технически
чистых жидких диэлектриках 
Загрязнением в жидком диэлектрике, в
частности в том же масле, является и вода,
попадающая в него непосредственно из
атмосферного воздуха благодаря известной
гигроскопичности масла.
Вода в жидком диэлектрике может быть в трёх состояниях: а) молекулярно-растворённое; б) в виде эмульсии, то есть в виде мельчайших капель, находящихся в жидком диэлектрике во взвешенном состоянии; в) в виде избыточной воды, не удерживающейся в эмульсии, выпадающей из неё. Избыточная вода или тонет в диэлектрике, если его плотность меньше
1000 кг/м3 (например, нефтяное масло), или всплывает на его поверхности, если плотность диэлектрика больше 1000 кг/м3 (например, хлорированный дифенил – совол).
Лёд обычно
всплывает на поверхность
Вода в жидком
диэлектрике может переходить
из одного состояния в другое
при изменении температуры за счёт изменения растворяющей способности
диэлектрика.
При повышении температуры
растворяющая способность увеличивается
и эмульсионная вода полностью или частично
переходит в молекулярно растворённое
состояние, а избыточная вода – в эмульсионное
в зависимости от значения температуры.
При понижении температуры происходит
обратный процесс. При длительном воздействии
высокой температуры сказывается эффект
сушки (испарения воды) жидкого диэлектрика.
Гигроскопичность жидкости зависит от
её состава и от наличия полярных молекул.
Полярные молекулы, как правило, отличаются
большой активностью, поэтому полярные
жидкости легче смешиваются с различными
примесями и загрязнениями.
Например: молекулярная
растворимость воды в масле
очень мала вследствие очень
большой разницы между размерами молекул
воды и масла. Межмолекулярные силы взаимодействия
в этом случае препятствуют смешению масла
и воды. Количество воды, поглощаемое маслом
из воздуха до равновесного состояния,
пропорционально относительной влажности
воздуха. Скорость насыщения любой жидкости
влагой, поглощаемой из атмосферного воздуха,
увеличивается с увеличением поверхности
соприкосновения.
При наличии в нефтяном
масле полярных примесей его гигроскопичность
повышается, поэтому у окислившихся масел
с повышенным кислотным числом влагопоглощение
больше, сем у свежих.
Известно, что в составе жидких углеводородов могут быть молекулы разной структуры, что также сказывается на гигроскопичности. В частности масло со значительным содержанием ароматических углеводородов отличается повышенной гигроскопичностью.
Жидким загрязнением может быть не только вода, но и какая – либо другая посторонняя жидкость.
Остановимся на растворимости
в масле различных газов. 
4; азот 8.6; кислород 16; углекислый
газ 120; водород 7.
Благодаря этому состав
воздуха, растворённого в
Изменение температуры
по – разному влияет на
Жидкий диэлектрик — Liquid dielectric
Жидкости диэлектрик является диэлектриком материала в жидком состоянии. Его основное предназначение — предотвратить или быстро погасить электрические разряды . Диэлектрические жидкости используются в качестве электрических изоляторов в высоковольтных устройствах, например, в трансформаторах , конденсаторах , высоковольтных кабелях и распределительных устройствах (а именно в распределительных устройствах высокого напряжения ). Его функция — обеспечивать электрическую изоляцию , подавлять коронный разряд и дугу , а также служить охлаждающей жидкостью .
Хороший жидкий диэлектрик должен иметь высокую диэлектрическую прочность , высокую термическую стабильность и инертность по отношению к используемым конструкционным материалам, негорючесть и низкую токсичность , хорошие свойства теплопередачи и низкую стоимость.
Жидкие диэлектрики самовосстанавливаются ; когда происходит электрический пробой , канал разряда не оставляет постоянного проводящего следа в жидкости.
На электрические свойства обычно сильно влияют растворенные газы (например, кислород или углекислый газ ), пыль, волокна и особенно ионные примеси и влага . Электрический разряд может вызвать образование примесей, ухудшающих характеристики диэлектрика.
Некоторыми примерами диэлектрических жидкостей являются трансформаторное масло , перфторалканы и очищенная вода .
Общие жидкие диэлектрики
| имя | Диэлектрическая постоянная | Максимум. прочность на пробой (МВ / см) | Свойства |
|---|---|---|---|
| Минеральное масло | 1. 0 | Легковоспламеняющийся. Распространенный вид трансформаторного масла . | |
| n — гексан | 1,1–1,3 | Легковоспламеняющийся. Используется в некоторых конденсаторах. | |
| n — Гептан | Легковоспламеняющийся. | ||
| Натуральный эфир касторового масла | 4,7 | Высокая диэлектрическая проницаемость. Легковоспламеняющийся. Рафинированное и высушенное касторовое масло используется в некоторых высоковольтных конденсаторах . | |
| Синтетический эфир Hatcol ™ 5005 | 3.2 | Высокая диэлектрическая проницаемость. Огнеустойчивый. Биоразлагаемая замена печатной платы. Текучесть при низких температурах. | |
| Силиконовое масло | 2,3–2,8 (-20) | 1.0-1.2 | Дороже углеводородов. Менее горючий. |
| Флюоринерт ™ FC-72 | 1,75 | > 0,16 | Дороже углеводородов. Невоспламеняющийся и нетоксичный. Высокий потенциал глобального потепления . Температура кипения 56 ° C. |
| Novec ™ 649 | 1,8 | > 0,16 | Дороже углеводородов. Невоспламеняющийся и нетоксичный. Низкий потенциал глобального потепления . Температура кипения 49 ° C. |
| Novec ™ 7100 | 7,4 | > 0,01 | Дороже углеводородов. Более высокая Dk по сравнению с другими перфторалканами. Невоспламеняющийся и нетоксичный. Низкий потенциал глобального потепления . Температура кипения 61 ° C. |
| Полихлорированные бифенилы | Ранее использовался в трансформаторах и конденсаторах. Стойкие органические загрязнители , токсичные, в настоящее время прекращено. Низкая горючесть. | ||
| Дистиллированная вода | 78 | Высокая теплоемкость, хорошие охлаждающие свойства. Низкая электрическая проводимость без ионов. | |
| Бензол | 2,28 | 1. 1 | Токсичен, легко воспламеняется. |
| Жидкий кислород | 2,4 | Криогенный. Легковоспламеняемость с горючими материалами. | |
| Жидкий азот | 1,43 | 1,6–1,9 | Криогенный. Используется как охлаждающая жидкость со многими низкотемпературными датчиками и высокотемпературными сверхпроводниками . |
| Жидкий водород | 1.0 | Криогенный. Легковоспламеняющийся. | |
| Жидкий гелий | 0,7 | Криогенный. Используется со сверхпроводниками . | |
| Жидкий аргон | 1,10–1,42 | Криогенный. |
Смотрите также
Ссылки
<img src=»//en.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>Жидкие диэлектрики | Статья о жидких диэлектриках по The Free Dictionary
жидкости с удельным электрическим сопротивлением более 10 10 Ом-см.
В электрическом поле жидкие и твердые диэлектрики характеризуются поляризацией и диэлектрическими потерями; в сильных полях происходит пробой. Электропроводность жидких диэлектриков обусловлена ионами, образующимися в результате диссоциации собственных и внешних молекул жидкости.Пробой жидкого диэлектрика в сильном электрическом поле связан, прежде всего, с примесями, содержащимися в жидкости.
Жидкие диэлектрики имеют большое значение в электротехнике и лабораторной практике. Они имеют более высокую электрическую прочность, диэлектрическую проницаемость ε и теплопроводность, чем воздух или другие газы при давлении, близком к атмосферному. Следовательно, допустимое рабочее напряжение электрических устройств увеличивается, если воздух удаляется из волокнистой или другой пористой изоляции, а образовавшиеся пустоты заполняются жидким диэлектриком.Аналогичный эффект может быть достигнут путем заливки жидким диэлектриком таких деталей, как корпуса трансформаторов, конденсаторы или блоки радиодеталей, или путем пропитки жидким диэлектриком бумажной изоляции конденсаторов и силовых кабелей высокого напряжения.
Пропитка бумажной изоляции конденсатора жидким диэлектриком приводит к значительному увеличению емкости.
Электроизоляционные минеральные (нефтяные) масла — наиболее широко используемый тип жидких диэлектриков. Их химический состав представляет собой смесь различных углеводородов с ε ≈ 2.2–2,4 и малым углом диэлектрических потерь δ (после тщательной очистки и при нормальной температуре tan δ <0,001).
Хлорированные углеводороды с асимметричной молекулярной структурой (в СССР совол и совтол} — полярные диэлектрики с высокими значениями ε (3–6), которые имеют характерную зависимость ε и tg δ от температуры и частоты. Синтетические жидкие диэлектрики (кремнийорганические и фторидорганические жидкости) также широко используются.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Skanavi, G.I. Физика диэлектриков (Область слабых полей ). Москва-Ленинград, 1949.Сканави, Г.И. Физика диэлектриков (Областные поля ). М., 1958.
Браун, В. Ф. Диэлектрики .
М., 1961. (Пер. С англ.) Балыгин И.Е. Электрическая прочность жидких диэлектриков . Москва-Ленинград, 1964.
Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.
Сравнение выбора диэлектрической жидкости для нужд жидкостного охлаждения центра обработки данных
Гипотетически говоря, вы бы предпочли рискнуть пожаром в своем центре обработки данных или случайно выбросить в окружающую среду газы, которые способствовали бы глобальному потеплению?
Это может звучать как вопрос с подвохом, но на самом деле это соображения, которые менеджеры центров обработки данных должны принимать во внимание при взвешивании относительных компромиссов, связанных с различными подходами к развертыванию иммерсивного жидкостного охлаждения в их центрах обработки данных.
Иммерсивное жидкостное охлаждение — это метод, при котором сервер буквально погружается в диэлектрическую жидкость для отвода тепла, и эта практика становится долгосрочной заменой традиционному воздушному охлаждению.
(Диэлектрические жидкости не проводят ток, поэтому они могут безопасно контактировать с электронными системами).
Загрузить официальный документ 291: Сравнение диэлектрических жидкостей для иммерсивного жидкостного охлаждения ИТ-оборудования
Жидкостное охлаждение традиционно использовалось в сценариях высокопроизводительных вычислений, но теперь оно переходит в массовое применение.Новейшие чипы Intel, поставки которых планируется в следующем году, требуют жидкостного охлаждения. А по мере того, как центры обработки данных переходят на более высокую плотность размещения и более горячие типы конфигураций микросхем, например графические процессоры, необходимость в жидкостном охлаждении возрастает. В конечном итоге автономные серверы с жидкостным охлаждением позволят операторам центров обработки данных постепенно отказаться от громоздкой, дорогой и менее эффективной инфраструктуры воздушного охлаждения, состоящей из чиллеров и вентиляторов.
Масло и фторуглерод для охлаждения центров обработки данных
Важно понимать плюсы и минусы двух основных категорий диэлектрических жидкостей, используемых для жидкостного охлаждения: масел и фторуглеродов [1].При оценке различий организации должны учитывать четыре атрибута: безопасность и воздействие на окружающую среду, совокупная стоимость владения (TCO), совместимость материалов, а также обслуживание и обращение с ИТ.
1. Безопасность и воздействие на окружающую среду
Как мы уже отмечали, системы на масляной основе могут загореться, а фторуглероды, если они случайно выбрасываются в воздух, отрицательно влияют на окружающую среду, поскольку обладают потенциалом глобального потепления (GWP). Но это наихудшие сценарии. Большие успехи были достигнуты в области GWP фторуглерода за последние 20 лет, при этом были разработаны новые рецептуры с <1.
И масла, и фторуглероды представляют небольшой риск для здоровья человека при нормальной работе, если с ними обращаются и утилизируются надлежащим образом.
Типы синтетических масел, используемых для иммерсивного охлаждения, технически горючие, но только при температурах, близких или превышающих диапазон 200 ° F / 93 ° C, что явно намного выше, чем то, что может встретиться в центре обработки данных.
2. Общая стоимость владения
Когда дело доходит до начальной стоимости, синтетические масла могут быть в 5-10 раз дешевле фторуглеродов.Для разных технологий охлаждения требуется разное количество жидкости, поэтому обязательно учитывайте это при оценке. Кроме того, если вы решите использовать двухфазное охлаждение, вы должны использовать фторуглероды.
Что касается эксплуатационных расходов с течением времени, масла имеют очень низкую скорость испарения, в то время как фторуглероды быстро испаряются при воздействии атмосферы. Фторуглеродные системы обычно герметичны для предотвращения испарения, но все же можно ожидать, что хорошо герметичная двухфазная иммерсивная жидкостная система охлаждения будет терять 1-2% жидкости в год.
И масла, и фторуглероды обладают долгим сроком службы: синтетические масла обычно служат 10-20 лет, а фторуглероды — более 30 лет. В обоих случаях диэлектрическая жидкость обычно прослужит дольше той части ИТ-оборудования, которую она защищает.
3. Совместимость материалов
Это область, где масла исторически получали плохую репутацию за то, что они, ну, маслянистые. Были проблемы, связанные с несовместимостью масел с пластиковыми кабелями, некоторыми термопастами и клеями для этикеток.Однако современные синтетические масла имеют улучшенные характеристики материала по сравнению с более старыми растворами минерального и белого масла, которые использовались в прошлом, и благодаря этому большинство проблем совместимости было значительно уменьшено.
Фторуглероды, некоторые из которых используются в производстве ИТ-оборудования в течение 50 лет, обладают превосходной совместимостью с материалами.
С технологической точки зрения, большинство серверов с жидкостным охлаждением, представленных сегодня на рынке, были преобразованы из моделей с воздушным охлаждением, поэтому необходимо решить некоторые незначительные проблемы.
Необходимо удалить или отключить вентиляторы, установить твердотельные накопители или герметичные жесткие диски, а оптические сетевые соединения должны быть плотно закрыты.
4. ИТ-обслуживание и обработка
Технологии иммерсивного жидкостного охлаждения делают серверы теплыми или даже горячими на ощупь, поэтому ИТ-специалистам может потребоваться дать оборудованию остыть в течение минуты или двух после извлечения из системы. При работе с любыми жидкостями рекомендуется носить нитриловые перчатки при работе с оборудованием. Системы на масляной основе кажутся беспорядочными, и к ним нужно привыкнуть.ИТ-оборудование, снятое с фторуглеродной системы, быстро сохнет, что упрощает обслуживание по сравнению с системами на масляной основе.
Итак, какая диэлектрическая жидкость лучше всего для иммерсивного охлаждения? Конечно, «это зависит от обстоятельств». Если бы меня поставили перед выбором, сегодня я бы лидировал с синтетическим маслом. У него есть недостатки в том, что с ним неудобно работать, но его стоимость и отличный экологический профиль привлекательны.
Но прогресс не прекращается, и я ожидаю, что поставщики инновационных жидкостей не далеки от молекулы, обеспечивающей отличные характеристики по всем направлениям.
Проведите свое исследование. Узнайте больше о выборе диэлектрика в этом техническом документе.
Все еще не уверены в правильном подходе к вашему центру обработки данных? Для более глубокого анализа, который поможет вам выбрать правильную технологию жидкостного охлаждения для ваших приложений, прочтите Информационный документ 291: Сравнение диэлектрических жидкостей для иммерсивного жидкостного охлаждения ИТ-оборудования.
[1] Прежде чем химик укажет на мою ошибку, эти две категории используются для упрощения разговора.Есть и другие классы диэлектрических жидкостей (хороший пример — синтетический эфир), о которых мы говорим в официальном документе.
Теория Таунсенда 
Проводник 
Бензол 
Конвекция 
Теряет энергию как при движении, так и при столкновении 
Одинаково в обоих условиях 
Между изоляция не требуется. а. Катушки и земля 
800 кВ 
Меньше, чем у двухполупериодного выпрямителя 
диодов и в полтора раза больше конденсаторов, необходимых для одноимпульсных схем 
Бумажный зазор 
Содержание гармоник 
Напряжение пробивного разряда 
