Ze względu na rosnącą integrację, złożoność i inteligencję urządzeń energetycznych, liczba komponentów stale rośnie, a gęstość mocy komponentów również ulega znacznej poprawie.
Gdy gęstość strumienia ciepła radiatora przekracza 0.1W/㎡, zwykłe chłodzenie powietrzem nie jest już w stanie spełnić wymogu rozpraszania ciepła, a większość rozwiązań wykorzystuje chłodzenie cieczą do rozpraszania ciepła. W porównaniu z tradycyjnym chłodzeniem własnym i chłodzeniem powietrzem, chłodzenie cieczą ma zalety dużej nośności cieplnej, uszczelnienia i zapobiegania pyleniu oraz elastycznego użytkowania i jest szeroko stosowane w rozpraszaniu ciepła produktów energetycznych.
Zasada działania chłodzenia cieczą polega na usuwaniu ciepła emitowanego przez podzespoły elektroniczne dużej mocy rozmieszczone na powierzchni płyty chłodzonej cieczą przez chłodziwo przepływające przez kanały przepływowe przetwarzane wewnątrz płyty, co pozwala na rozpraszanie ciepła całego sprzętu. Jako główny element układu chłodzenia cieczą, wydajność rozpraszania ciepła płyty chłodzącej cieczą bezpośrednio determinuje ogólną wydajność układu chłodzenia.
W tym artykule przetestowano i przeanalizowano eksperymentalnie trzy powszechnie stosowane kanały przepływowe w płytach chłodzonych cieczą oraz porównano możliwości rozpraszania ciepła przez płyty chłodzone cieczą z żebrami, płyty chłodzone cieczą o kształcie cylindrycznym oraz płyty chłodzone cieczą z osadzonymi w nich rurkami miedzianymi.
1. Model projektowy i powiązane parametry płyty chłodzącej cieczą
W tym artykule zaprojektowano trzy rodzaje płyt chłodzących cieczą, są to żebrowane płyty chłodzące cieczą, cylindryczne żebrowane płyty chłodzące cieczą i zatopione miedziane rury płyty chłodzącej cieczą. Zewnętrzne wymiary chłodzonej cieczą płyty chłodzącej wynoszą 300 mm × 227 mm × 22 mm, a materiał to stop aluminium 6063.
Zgodnie z doświadczeniem inżynieryjnym grubość żeberek wynosi zazwyczaj 1,5~3 mm. Biorąc pod uwagę, że obróbka jest zbyt cienka, jest trudna, a lutowanie próżniowe wymaga pewnej grubości żeberek, aby połączyć się z tylną płytą osłonową, wybiera się grubość żeberek 2 mm. Aby uniknąć nadmiernego oporu przepływu, odstęp między żebrami netto jest ustawiony na 3 mm (ogólnie rzecz biorąc, odstęp między zębami grubości zębów 1:1 jest uważany za granicę gęstości żeberek).
Zgodnie z doświadczeniem inżynieryjnym wysokość żeberek wynosi zazwyczaj 5~10 mm. Biorąc pod uwagę, że im krótsze żeberka, tym mniejszy przekrój przepływu, tym większa prędkość przepływu i większy opór przepływu, w rozsądnym zakresie projektowym wysokość żeberek jest ustawiona na 8 mm.
Średnica cylindra wynosi zazwyczaj 3~5 mm, zgodnie z doświadczeniem inżynieryjnym. Biorąc pod uwagę, że najwęższa część szerokości kanału wynosi zaledwie 20 mm, aby zapewnić, że w kierunku szerokości wąskiego kanału znajdują się dwa cylindry, średnica cylindra została zaprojektowana na 3 mm. Minimalna wolna odległość między cylindrami została ustawiona na 3 mm, a wysokość kolumny również na 8 mm.
Wbudowana miedziana płyta chłodząca cieczą przyjmuje miedzianą rurę o średnicy zewnętrznej 10 mm i grubości ścianki 1 mm wbudowaną w płytę chłodzącą cieczą, a następnie spłaszczoną i zamocowaną. Klej żywiczny epoksydowy jest wypełniany pomiędzy miedzianą rurą a płytą chłodzącą cieczą, aby zmniejszyć kontaktowy opór cieplny.
Wymiary żebrowanych i cylindrycznych konstrukcji płytowych chłodzących cieczą
Wymiary wbudowanych płytowych konstrukcji chłodzących cieczą z rur miedzianych
Wewnętrzny kanał przepływu żebrowanej płyty chłodzącej ciecz
Wewnętrzny kanał przepływu cylindrycznej płyty chłodzącej ciecz
Grubość podłoża płyty chłodzącej chłodzonej cieczą została jednolicie zaprojektowana na poziomie 10 mm, co pozwala na całkowite zmniejszenie oporu cieplnego dyfuzji i zapobiega przebijaniu się śrub przez kanał wodny.
Poniżej przedstawiono rozkład źródła ciepła płyty chłodzonej cieczą. Płyta chłodząca chłodzona cieczą składa się z 5 modułów, które generują ciepło i są równomiernie rozmieszczone na kanale przepływowym. Nad płytą chłodzoną cieczą znajdują się dwa moduły IGBT, każdy o poborze ciepła 600 W; poniżej znajdują się trzy moduły diodowe, każdy o poborze ciepła 200 W i całkowitym poborze ciepła 1800 W. Aby poprawić rezystancję cieplną styku, smar termiczny jest wypełniany pomiędzy modułem grzewczym a płytą chłodzącą cieczą.
układ pomiarowy
Główny układ pomiarowy tego stanowiska badawczego pokazano na poniższym rysunku, obejmujący pomiar przepływu, pomiar ciśnienia i pomiar temperatury.
Układ punktów pomiaru temperatury pokazano na rysunku. Łącznie 8 punktów pomiaru temperatury zostało rozmieszczonych na potrzeby tego eksperymentu. Spośród nich punkty T1 do T6 rozmieszczono na płycie chłodzącej ciecz, a pozostałe dwa punkty służą do pomiaru temperatury płynu wlotowego i wylotowego, które są odpowiednio rozmieszczone na zaworach trójdrożnych manometrów ciśnienia wlotowego i wylotowego. Powodem, dla którego punkty temperatury do pomiaru dopływu i odpływu wody są rozmieszczone tutaj, oddzielone od płyty chłodzącej ciecz, jest głównie uniknięcie wpływu systemu grzewczego na płycie chłodzącej ciecz.
testowanie i analiza danych
W ramach testów przetestowano trzy rodzaje płyt chłodzonych cieczą, a uzyskane dane testowe przedstawiono w tabelach 1, 2 i 3.
Analiza danych testowych wykazała, że przy tych samych warunkach natężenia przepływu i temperatury na wlocie, temperatura w każdym punkcie pomiaru temperatury żebrowanej płyty chłodzącej ciecz jest najniższa, następnie cylindrycznej płyty chłodzącej ciecz, a najwyższą temperaturę ma zatopiona miedziana rurka.
Średnia temperatura cylindrycznej płyty chłodzącej cieczą jest o 2,5 stopnia wyższa niż temperatura żebrowanej płyty chłodzącej cieczą, średnia temperatura zatopionej w miedzianej rurce płyty chłodzącej cieczą jest o 8,5 stopnia wyższa niż temperatura żebrowanej płyty chłodzącej cieczą, a średnia temperatura zatopionej w miedzianej rurce płyty chłodzącej cieczą jest o 6 stopni wyższa niż temperatura cylindrycznej płyty chłodzącej cieczą.
Tabela 1 Dane testowe żebrowanej płyty chłodzącej cieczą
Tabela 2 Dane testowe cylindrycznej płyty chłodzącej cieczą
Tabela 3 Dane testowe płyty chłodzącej cieczą z rurką miedzianą
wniosek
W tym artykule przetestowano eksperymentalnie trzy powszechnie stosowane płyty chłodzone cieczą: płyty żebrowane chłodzone cieczą, płyty cylindryczne chłodzone cieczą oraz płyty chłodzone cieczą z zatopionymi rurkami miedzianymi.
Po przeanalizowaniu danych testowych ustalono, że w tych samych warunkach pracy żebrowana płyta chłodzona cieczą miała najniższą temperaturę testową i najlepszy efekt rozpraszania ciepła; cylindryczna płyta chłodząca cieczą jest druga, ze średnią temperaturą o 2,5 stopnia wyższą niż płyta żebrowana chłodząca cieczą; płyta chłodząca cieczą typu rurkowego miedzianego ma najwyższą temperaturę testową i najgorszy efekt rozpraszania ciepła, ze średnią temperaturą o 8,5 stopnia wyższą niż płyta żebrowana chłodząca cieczą.
Chociaż efekt rozpraszania ciepła zatopionej rurowej płyty chłodzącej cieczą jest słaby, jej koszt przetwarzania jest najniższy spośród tych trzech typów płyt chłodzących cieczą. Przy założeniu tolerancji termicznej, użycie zatopionej rurowej płyty chłodzącej cieczą może obniżyć koszty.
Popularne Tagi: projekt i analiza kanału przepływowego z zimną płytą chłodzoną cieczą, Chiny, dostawcy, producenci, fabryka, dostosowane, bezpłatna próbka, wyprodukowano w Chinach
