براہ راست مائع کولنگ اور بالواسطہ مائع کولنگ ٹیکنالوجی

تھرمل ڈیزائن اور ڈیولپمنٹ کے عمل کا پہلا مرحلہ اس بات کی تصدیق کرنا ہے کہ پروڈکٹ کے ابتدائی مرحلے میں متعلقہ ڈیزائن کی جگہ کو محفوظ کرنے کے لیے پروڈکٹ کو کون سا کولنگ طریقہ استعمال کرنے کی ضرورت ہے۔ فی الحال، الیکٹرانک مصنوعات کے لیے کولنگ کے طریقوں کو بنیادی طور پر چار اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: قدرتی گرمی کی کھپت، زبردستی ہوا کولنگ، اور مائع کولنگ۔ ٹھنڈک کی موثر صلاحیت اور کم توانائی کی کھپت کے تناسب کے ساتھ، تھرمل ڈیزائن میں مائع کولنگ سکیمیں تیزی سے استعمال ہو رہی ہیں، جنہیں مزید براہ راست کولنگ اور بالواسطہ کولنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔

براہ راست کولنگ: اجزاء کو گرمی کی کھپت کے لئے براہ راست مائع میں ڈوبا جاتا ہے۔ اسے وسرجن مائع کولنگ یا وسرجن مائع کولنگ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ فی الحال، یہ ٹیکنالوجی عروج پر ہے، اور کچھ ڈیٹا سینٹرز پہلے ہی اس کولنگ طریقہ کو استعمال کر چکے ہیں۔ براہ راست مائع کولنگ میں حرارت کی منتقلی کی کارکردگی بہت زیادہ ہوتی ہے، اور ہوا کی ٹھنڈک کے مقابلے میں درجہ حرارت کنٹرول کے لیے توانائی کی کھپت نمایاں طور پر کم ہوتی ہے۔ لہذا، ڈوبی ہوئی مائع کولنگ کا استعمال کرنے والے ڈیٹا سینٹرز کی PUE قدر (بجلی کے استعمال کی کارکردگی، PUE=کل آلات توانائی کی کھپت/IT آلات کی توانائی کی کھپت) کو بہت کم کیا جا سکتا ہے، اور ایسی اطلاعات ہیں کہ 1.05 سے کم قدریں بھی ہو سکتی ہیں۔ حاصل کیا [1]۔

مائع کام کرنے والے سیال اور اجزاء کے درمیان رابطے کی شکل سے، براہ راست مائع کولنگ کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: 1) وسرجن یا ڈوبنے والی مائع کولنگ سے مراد الیکٹرانک مصنوعات کو مائع برقی موصلیت میں بھگونا، کیمیائی طور پر مستحکم، غیر زہریلا، اور غیر سنکنرن کولنگ میڈیا ہے۔ ; 2) سپرے قسم کے مائع کولنگ سے مراد حرارتی اجزاء پر موصلیت کا مائع چھڑکنے سے حاصل ہونے والی ٹھنڈک ہے۔ ایک حقیقی زندگی کی مشابہت یہ ہے کہ ڈوبی مائع کولنگ غسل کی طرح ہے، جبکہ سپرے مائع کولنگ شاور کی طرح ہے۔

براہ راست مائع کولنگ میں، جب استعمال کیے جانے والے کولنٹ کا ابلتا ہوا نقطہ کافی کم ہوتا ہے، تو مائع کام کرنے والا سیال حرارتی عنصر کی سطح یا عنصر کے اوپر حرارت کی کھپت کی توسیع کی سطح پر بخارات بن جاتا ہے، جس کے نتیجے میں انتہائی زیادہ محرک حرارت کی منتقلی کا گتانک ہوتا ہے۔ انتہائی کم درجہ حرارت کے فرق کے ساتھ گرمی کی ایک بڑی مقدار کو لے جانے کی صلاحیت۔ یہ فی الحال سب سے زیادہ تجارتی طور پر دستیاب حرارت کی منتقلی کا طریقہ ہے جس میں گرمی کی منتقلی کی اعلی کارکردگی ہے۔ مندرجہ بالا تصویر میں ڈوبی ہوئی مائع کولنگ ڈسپلے مشین کے اندر موجود بلبلے بخارات سے بنا ہوا کولنگ کام کرنے والے سیال ہیں۔ گیسی کولنگ میڈیم کی کثافت کم ہے، اور بلبلے سب سے اوپر جمع ہوتے ہیں۔ وہ ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے مائع میں واپس گاڑھ جاتے ہیں اور پھر کولنگ سائیکل مکمل کرنے کے لیے گہا میں واپس آتے ہیں۔ براہ راست مائع کولنگ کی کلیدی ٹیکنالوجی کولنگ اسپیس کو سیل کرنا اور سسٹم میں گیس مائع کے رساو کو کنٹرول کرنا ہے۔ مرحلے میں تبدیلی کے ساتھ براہ راست مائع کولنگ سسٹم میں، اگر درجہ حرارت کو مناسب طریقے سے کنٹرول نہیں کیا جاتا ہے، تو یہ سامان کے چیمبر کے دباؤ میں تیزی سے تبدیلیاں اور کولنٹ کے بخارات بن کر فرار ہو سکتا ہے۔ انتہائی صورتوں میں، آلہ پھٹ بھی سکتا ہے۔

بالواسطہ مائع کولنگ: گرمی کے منبع سے گرمی کو پہلے ٹھوس کولڈ پلیٹ میں منتقل کیا جاتا ہے، جو گردش کرنے والے کام کرنے والے سیال سے بھری ہوتی ہے۔ مائع کام کرنے والا سیال الیکٹرانک مصنوعات سے خارج ہونے والی حرارت کو ہیٹ ایکسچینجر میں منتقل کرتا ہے، جہاں گرمی ماحول میں پھیل جاتی ہے۔ بالواسطہ مائع کولنگ میں، الیکٹرانک اجزاء براہ راست مائع حرارت کی منتقلی کے میڈیم سے رابطہ نہیں کرتے۔ فی الحال، اعلی انضمام اور اعلی طاقت کی کثافت کے ساتھ الیکٹرانک مصنوعات گرمی کی کھپت کے لئے بالواسطہ مائع کولنگ کا استعمال کریں گی۔ جب پروڈکٹ کی طاقت کی کثافت مزید بڑھ جاتی ہے یا درجہ حرارت پر قابو پانے کے تقاضے سخت ہو جاتے ہیں تو گرمی کی منتقلی کی اعلی کارکردگی گرمی کی کھپت کے ڈیزائن کے طریقوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ آٹوموٹو انجن بالواسطہ مائع کولنگ کا استعمال کرنے والی ابتدائی مصنوعات میں سے ایک تھے۔ الیکٹرانک مصنوعات کے میدان میں، بالواسطہ مائع کولنگ کو سرورز، پاور بیٹری پیک، انورٹرز اور دیگر آلات میں بھی بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔

بالواسطہ مائع کولنگ میں، الیکٹرانک اجزاء براہ راست مائع حرارت کی منتقلی کے میڈیم سے رابطہ نہیں کرتے۔ دوسرے الفاظ میں، یہاں مائع کولنگ میڈیم صرف حرارت کی منتقلی کا ذریعہ ہے، جس کا کام اجزاء کے ذریعے خارج ہونے والی حرارت کو ایسی جگہ پر منتقل کرنا ہے جو بیرونی دنیا کے ساتھ حرارت کے تبادلے کے لیے آسان ہو۔ تھرموڈینامکس کے پہلے قانون کے مطابق، حرارت نہ تو بڑھتی ہے اور نہ ہی گھٹتی ہے۔ مائع کے ذریعے حرارت کے منبع سے بہت دور کسی مقام پر منتقل ہونے کے بعد، اسے گرمی کو بیرونی دنیا میں منتقل کرنے کے لیے ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے بہنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ ایک بند لوپ بناتا ہے: اجزاء سے گرمی مائع کولنگ میڈیم میں منتقل ہوتی ہے، اور مائع کولنگ میڈیم کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔ جب ہائی ٹمپریچر مائع کولنگ میڈیم ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے بہتا ہے، تو یہ بیرونی دنیا کے ساتھ گرمی کا تبادلہ کرتا ہے، اور درجہ حرارت کم ہوتا ہے، پھر گرمی کو جذب کرنے کے لیے جزو کی طرف واپس بہہ جاتا ہے۔ پورے بالواسطہ مائع کولنگ سسٹم میں نہ صرف حرارت کی منتقلی کا حصہ بلکہ مماثل ہیٹ ایکسچینج سسٹم بھی شامل ہے۔

واضح رہے کہ اگر تھرمل ڈیزائن کے اجزاء کے پورے سیٹ کے زیر قبضہ کل جگہ کی بنیاد پر حساب لگایا جائے تو بالواسطہ مائع کولنگ اور زبردستی ایئر کولنگ کے درمیان حرارت کی کھپت کی صلاحیت میں فرق اہم نہیں ہے۔ یہ بھی ایک اہم وجہ ہے کہ بہت سے پروڈکٹس جو پیری فیرلز لگانے کے لیے آسان نہیں ہیں یا معیاری جگہ رکھتے ہیں بالواسطہ مائع کولنگ کا استعمال نہیں کرتے ہیں۔