Με την αυξανόμενη ενοποίηση, την πολυπλοκότητα και την ευφυΐα του εξοπλισμού ισχύος, ο αριθμός των εξαρτημάτων αυξάνεται συνεχώς και η πυκνότητα ισχύος των εξαρτημάτων βελτιώνεται επίσης σημαντικά.
Όταν η πυκνότητα ροής θερμότητας του ψυγείου υπερβαίνει το 0.1W/㎡, η συνηθισμένη ψύξη αέρα δεν μπορεί πλέον να καλύψει την απαίτηση απαγωγής θερμότητας και οι περισσότερες λύσεις χρησιμοποιούν ψύξη υγρού για απαγωγή θερμότητας. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή αυτοψύξη και την ψύξη αέρα, η υγρή ψύξη έχει τα πλεονεκτήματα της ισχυρής ικανότητας μεταφοράς θερμότητας, της σφράγισης και της πρόληψης της σκόνης και της ευέλικτης χρήσης και χρησιμοποιείται ευρέως στη διάχυση θερμότητας των προϊόντων ισχύος.
Η αρχή λειτουργίας της υγρής ψύξης είναι η αφαίρεση της θερμότητας που εκπέμπεται από ηλεκτρονικά εξαρτήματα υψηλής ισχύος που είναι διατεταγμένα στην επιφάνεια της υγρόψυκτης πλάκας από το ψυκτικό που ρέει μέσω των καναλιών ροής που επεξεργάζονται μέσα στην πλάκα, επιτυγχάνοντας έτσι τη διάχυση θερμότητας ολόκληρου του εξοπλισμού. Ως βασικό συστατικό του συστήματος ψύξης υγρού, η απόδοση απαγωγής θερμότητας της πλάκας ψύξης υγρού καθορίζει άμεσα τη συνολική απόδοση του συστήματος ψύξης.
Αυτό το άρθρο δοκίμασε και ανέλυσε τρία κοινά κανάλια ροής υγρόψυκτης πλάκας μέσω πειραμάτων και συνέκρινε τις δυνατότητες απαγωγής θερμότητας των υγρόψυκτων πλακών με πτερύγια, των κυλινδρικών υγρόψυκτων πλακών και των υγρόψυκτων πλακών με ενσωματωμένους σωλήνες χαλκού.
1. Μοντέλο σχεδιασμού και σχετικές παράμετροι υγρής ψυκτικής πλάκας
Αυτό το άρθρο σχεδιάζει τρεις τύπους πλακών υγρής ψύξης, είναι η πλάκα υγρής ψύξης με πτερύγια, η πλάκα υγρής ψύξης με κυλινδρικά πτερύγια και η πλάκα υγρής ψύξης με ενσωματωμένο χάλκινο σωλήνα. Οι εξωτερικές διαστάσεις της υγρόψυκτης ψυχρής πλάκας είναι 300 mm × 227 mm × 22 mm και το υλικό είναι κράμα αλουμινίου 6063.
Σύμφωνα με την εμπειρία της μηχανικής, το πάχος των πτερυγίων είναι γενικά 1,5~3 mm. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μηχανική κατεργασία είναι πολύ λεπτή είναι δύσκολη και η συγκόλληση σε κενό απαιτεί ένα συγκεκριμένο πάχος πτερυγίων για να συνδεθεί με την πίσω πλάκα καλύμματος, επομένως επιλέγεται το πάχος των πτερυγίων 2 mm. Για να αποφευχθεί η υπερβολική αντίσταση ροής, η απόσταση των καθαρών πτερυγίων ορίζεται στα 3 mm (γενικά, μια απόσταση δοντιών με πάχος δοντιού 1:1 θεωρείται το όριο της πυκνότητας των πτερυγίων).
Σύμφωνα με την εμπειρία της μηχανικής, το ύψος των πτερυγίων είναι γενικά 5~10mm. Λαμβάνοντας υπόψη ότι όσο μικρότερα είναι τα πτερύγια, όσο μικρότερη είναι η διατομή ροής, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ροής και όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση ροής, μέσα σε ένα εύλογο εύρος σχεδιασμού, το ύψος των πτερυγίων ορίζεται στα 8 mm.
Η διάμετρος του κυλίνδρου είναι γενικά 3~5 mm με βάση την εμπειρία της μηχανικής. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το στενότερο τμήμα του πλάτους του καναλιού είναι μόνο 20 mm, προκειμένου να διασφαλιστεί ότι υπάρχουν δύο κύλινδροι στην κατεύθυνση πλάτους του στενού καναλιού, η διάμετρος του κυλίνδρου έχει σχεδιαστεί να είναι 3 mm. Η ελάχιστη καθαρή απόσταση μεταξύ των κυλίνδρων έχει οριστεί στα 3 mm και το ύψος της στήλης ορίζεται επίσης στα 8 mm.
Η πλάκα υγρής ψύξης με ενσωματωμένο χάλκινο σωλήνα υιοθετεί έναν χάλκινο σωλήνα με εξωτερική διάμετρο 10 mm και πάχος τοιχώματος 1 mm ενσωματωμένο στην πλάκα υγρής ψύξης και στη συνέχεια ισοπεδώνεται και στερεώνεται. Η κόλλα εποξειδικής ρητίνης γεμίζεται μεταξύ του χάλκινου σωλήνα και της πλάκας ψύξης υγρού για μείωση της θερμικής αντίστασης επαφής.
Διαστάσεις κατασκευών με πτερύγια και κυλινδρικές πλάκες υγρής ψύξης
Διαστάσεις δομών ενσωματωμένων χάλκινων σωλήνων υγρής ψύξης
Εσωτερικό κανάλι ροής ψυκτικής πλάκας υγρού με πτερύγια
Εσωτερικό κανάλι ροής κυλινδρικής πλάκας ψύξης υγρού
Το πάχος του υποστρώματος ψυχρής πλάκας που ψύχεται με υγρό είναι ομοιόμορφα σχεδιασμένο ώστε να είναι 10 mm, το οποίο μπορεί να μειώσει πλήρως τη θερμική αντίσταση διάχυσης και να αποτρέψει το σπάσιμο των βιδών μέσω του καναλιού νερού.
Η κατανομή της πηγής θερμότητας της υγρόψυκτης πλάκας φαίνεται παρακάτω. Η υγρόψυκτη πλάκα ψύξης αποτελείται από 5 μονάδες που παράγουν θερμότητα και είναι ομοιόμορφα διατεταγμένες στο κανάλι ροής. Υπάρχουν δύο μονάδες IGBT πάνω από την υγρόψυκτη πλάκα, η καθεμία με κατανάλωση θερμότητας 600 W. Υπάρχουν τρεις μονάδες διόδου παρακάτω, η καθεμία με κατανάλωση θερμότητας 200 W και συνολική κατανάλωση θερμότητας 1800 W. Για να βελτιωθεί η θερμική αντίσταση επαφής, γεμίζεται θερμικό γράσο μεταξύ της μονάδας θέρμανσης και της ψυχρής πλάκας υγρού.
σύστημα μέτρησης
Το κύριο σύστημα μέτρησης αυτού του πάγκου δοκιμών φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, συμπεριλαμβανομένης της μέτρησης ροής, της μέτρησης πίεσης και της μέτρησης θερμοκρασίας.
Η διάταξη των σημείων μέτρησης θερμοκρασίας φαίνεται στο σχήμα. Για αυτό το πείραμα οργανώθηκαν συνολικά 8 σημεία μέτρησης θερμοκρασίας. Μεταξύ αυτών, τα Τ1 έως Τ6 είναι διατεταγμένα στην πλάκα ψύξης υγρού και τα άλλα δύο σημεία χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του ρευστού εισόδου και εξόδου, οι οποίες είναι διατεταγμένες αντίστοιχα στις τριοδικές βαλβίδες των μετρητών πίεσης εισόδου και εξόδου. Ο λόγος για τον οποίο τα σημεία θερμοκρασίας για τη μέτρηση της εισροής και εκροής νερού είναι διατεταγμένα εδώ, χωριστά από την πλάκα ψύξης υγρού, είναι κυρίως για να μην επηρεαστούν από το σύστημα θέρμανσης στην πλάκα ψύξης υγρού.
δοκιμές και ανάλυση δεδομένων
Αυτό δοκίμασε τρεις τύπους υγρόψυκτων πλακών και έλαβε δεδομένα δοκιμής όπως φαίνεται στους Πίνακες 1, 2 και 3.
Μέσω της ανάλυσης των δεδομένων δοκιμής, διαπιστώθηκε ότι κάτω από τον ίδιο ρυθμό ροής και συνθήκες θερμοκρασίας εισόδου, η θερμοκρασία σε κάθε σημείο μέτρησης θερμοκρασίας της πλάκας ψύξης υγρού με πτερύγια είναι η χαμηλότερη, ακολουθούμενη από την κυλινδρική πλάκα ψύξης υγρού και τον ενσωματωμένο χάλκινο σωλήνα Η πλάκα υγρής ψύξης έχει την υψηλότερη θερμοκρασία.
Η μέση θερμοκρασία της κυλινδρικής πλάκας υγρού ψύξης είναι 2,5 μοίρες υψηλότερη από αυτή της πλάκας ψύξης με πτερύγια, η μέση θερμοκρασία της πλάκας υγρού ψύξης με ενσωματωμένο χάλκινο σωλήνα είναι 8,5 μοίρες υψηλότερη από αυτή της πλάκας ψύξης με πτερύγια και η μέση θερμοκρασία του ενσωματωμένου χάλκινου σωλήνα Η πλάκα υγρής ψύξης είναι 6 μοίρες υψηλότερη από αυτή της κυλινδρικής πλάκας ψύξης υγρού.
Πίνακας 1 Δεδομένα δοκιμής ψυκτικής πλάκας υγρού με πτερύγια
Πίνακας 2 Δεδομένα δοκιμής κυλινδρικής πλάκας ψύξης υγρού
Πίνακας 3 Δεδομένα δοκιμής ενσωματωμένης πλάκας ψύξης υγρού σωλήνα χαλκού
σύναψη
Αυτό το άρθρο εξέτασε τρεις κοινές υγρόψυκτες πλάκες, οι οποίες είναι υγρόψυκτες πλάκες με πτερύγια, κυλινδρικές υγρόψυκτες πλάκες και ενσωματωμένες πλάκες υγρής ψύξης με ενσωματωμένο χάλκινο σωλήνα, μέσω πειραμάτων.
Μετά την ανάλυση των δεδομένων δοκιμής, διαπιστώθηκε ότι υπό τις ίδιες συνθήκες λειτουργίας, η υγρόψυκτη πλάκα με πτερύγια είχε τη χαμηλότερη θερμοκρασία δοκιμής και το καλύτερο αποτέλεσμα απαγωγής θερμότητας. Η κυλινδρική πλάκα ψύξης υγρού είναι η δεύτερη, με μέση θερμοκρασία 2,5 βαθμούς υψηλότερη από αυτή της πλάκας ψύξης υγρού με πτερύγια. Η πλάκα υγρού ψύξης τύπου χάλκινου σωλήνα έχει την υψηλότερη θερμοκρασία δοκιμής και τη χειρότερη επίδραση απαγωγής θερμότητας, με μέση θερμοκρασία 8,5 βαθμούς υψηλότερη από αυτή της πλάκας υγρής ψύξης τύπου πτερυγίου.
Αν και η επίδραση απαγωγής θερμότητας της πλάκας υγρής ψύξης του ενσωματωμένου σωλήνα είναι φτωχή, το κόστος επεξεργασίας της είναι το χαμηλότερο μεταξύ αυτών των τριών τύπων πλακών υγρής ψύξης. Υπό την προϋπόθεση του επιτρεπόμενου θερμικού σχεδιασμού, η χρήση της ενσωματωμένης πλάκας ψύξης υγρού με χάλκινο σωλήνα μπορεί να μειώσει το κόστος.
Δημοφιλείς Ετικέτες: σχεδιασμός και ανάλυση υγρόψυκτου καναλιού ροής ψυχρής πλάκας, Κίνα, προμηθευτές, κατασκευαστές, εργοστάσιο, προσαρμοσμένο, δωρεάν δείγμα, κατασκευασμένο στην Κίνα
