Com a crescente integração, complexidade e inteligência dos equipamentos de energia, o número de componentes está aumentando constantemente, e a densidade de potência dos componentes também está melhorando significativamente.
Quando a densidade do fluxo de calor do radiador excede 0.1W/㎡, o resfriamento a ar comum não pode mais atender ao requisito de dissipação de calor, e a maioria das soluções usa resfriamento líquido para dissipação de calor. Comparado com o auto-resfriamento tradicional e o resfriamento a ar, o resfriamento líquido tem as vantagens de forte capacidade de transporte de calor, vedação e prevenção de poeira e uso flexível, e é amplamente utilizado na dissipação de calor de produtos de energia.
O princípio de funcionamento do resfriamento líquido é remover o calor emitido por componentes eletrônicos de alta potência dispostos na superfície da placa resfriada a líquido pelo refrigerante que flui através dos canais de fluxo processados dentro da placa, alcançando assim a dissipação de calor de todo o equipamento. Como o componente central do sistema de resfriamento líquido, o desempenho de dissipação de calor da placa de resfriamento líquido determina diretamente o desempenho geral do sistema de resfriamento.
Este artigo testou e analisou três canais comuns de fluxo de placas resfriadas a líquido por meio de experimentos e comparou as capacidades de dissipação de calor de placas resfriadas a líquido com aletas, placas cilíndricas resfriadas a líquido e placas resfriadas a líquido incorporadas em tubos de cobre.
1. Modelo de projeto e parâmetros relacionados da placa de resfriamento líquido
Este artigo projeta três tipos de placas de resfriamento líquido, elas são placas de resfriamento líquido com aletas, placas de resfriamento líquido com aletas cilíndricas e placas de resfriamento líquido com tubo de cobre embutido. As dimensões externas da placa fria resfriada a líquido são 300 mm × 227 mm × 22 mm, e o material é liga de alumínio 6063.
De acordo com a experiência de engenharia, a espessura das aletas com aletas é geralmente de 1,5 a 3 mm. Considerando que a usinagem é muito fina é difícil, e a brasagem a vácuo requer uma certa espessura de aletas para conectar com a placa de cobertura traseira, então a espessura das aletas de 2 mm é escolhida. Para evitar resistência excessiva ao fluxo, o espaçamento das aletas líquidas é definido como 3 mm (geralmente, um espaçamento de dente de espessura de dente de 1:1 é considerado o limite da densidade das aletas).
De acordo com a experiência de engenharia, a altura das aletas é geralmente de 5 a 10 mm. Considerando que quanto mais curtas as aletas, menor a seção transversal do fluxo, maior a velocidade do fluxo e maior a resistência ao fluxo, dentro de uma faixa de projeto razoável, a altura das aletas é definida como 8 mm.
O diâmetro do cilindro é geralmente de 3 a 5 mm com base na experiência de engenharia. Considerando que a parte mais estreita da largura do canal é de apenas 20 mm, para garantir que haja dois cilindros na direção da largura do canal estreito, o diâmetro do cilindro é projetado para ser de 3 mm. A distância mínima livre entre os cilindros é definida como 3 mm, e a altura da coluna também é definida como 8 mm.
A placa de resfriamento líquido de tubo de cobre embutida adota um tubo de cobre com um diâmetro externo de 10 mm e uma espessura de parede de 1 mm embutido na placa de resfriamento líquido e então achatado e fixado. O adesivo de resina epóxi é preenchido entre o tubo de cobre e a placa de resfriamento líquido para reduzir a resistência térmica de contato.
Dimensões de estruturas de placas de resfriamento de líquido com aletas e cilíndricas
Dimensões das estruturas de placas de resfriamento líquido de tubos de cobre embutidos
Canal de fluxo interno da placa de resfriamento de líquido com aletas
Canal de fluxo interno da placa de resfriamento de líquido cilíndrico
A espessura do substrato da placa fria resfriada a líquido é projetada uniformemente para ser de 10 mm, o que pode reduzir totalmente a resistência térmica de difusão e evitar que os parafusos quebrem através do canal de água.
A distribuição da fonte de calor da placa resfriada a líquido é mostrada abaixo. A placa de resfriamento resfriada a líquido consiste em 5 módulos que geram calor e são dispostos uniformemente no canal de fluxo. Há dois módulos IGBT acima da placa resfriada a líquido, cada um com um consumo de calor de 600 W; Há três módulos de diodo abaixo, cada um com um consumo de calor de 200 W e um consumo total de calor de 1800 W. Para melhorar a resistência térmica de contato, a graxa térmica é preenchida entre o módulo de aquecimento e a placa fria líquida.
sistema de medição
O principal sistema de medição desta bancada de testes é mostrado na figura a seguir, incluindo medição de vazão, medição de pressão e medição de temperatura.
O layout dos pontos de medição de temperatura é mostrado na figura. Um total de 8 pontos de medição de temperatura foram dispostos para este experimento. Entre eles, T1 a T6 são dispostos na placa de resfriamento de líquido, e os outros dois pontos são usados para medir as temperaturas de entrada e saída do fluido, que são respectivamente dispostos nas válvulas de três vias dos medidores de pressão de entrada e saída. A razão pela qual os pontos de temperatura para medir a entrada e saída de água são dispostos aqui, separados da placa de resfriamento de líquido, é principalmente para evitar serem afetados pelo sistema de aquecimento na placa de resfriamento de líquido.
testes e análise de dados
Foram testados três tipos de placas resfriadas a líquido e obtidos dados de teste conforme mostrado nas Tabelas 1, 2 e 3.
Por meio da análise dos dados de teste, foi descoberto que, sob as mesmas condições de vazão e temperatura de entrada, a temperatura em cada ponto de medição de temperatura da placa de resfriamento líquido com aletas é a mais baixa, seguida pela placa de resfriamento líquido cilíndrica, e a placa de resfriamento líquido com tubo de cobre embutido tem a temperatura mais alta.
A temperatura média da placa de resfriamento líquido cilíndrica é 2,5 graus mais alta do que a da placa de resfriamento líquido com aletas, a temperatura média da placa de resfriamento líquido embutida em tubo de cobre é 8,5 graus mais alta do que a da placa de resfriamento líquido com aletas, e a temperatura média da placa de resfriamento líquido embutida em tubo de cobre é 6 graus mais alta do que a da placa de resfriamento líquido cilíndrica.
Tabela 1 Dados de teste da placa de resfriamento líquido com aletas
Tabela 2 Dados de teste da placa de resfriamento de líquido cilíndrico
Tabela 3 Dados de teste da placa de resfriamento líquido de tubo de cobre embutido
conclusão
Este artigo testou três placas comuns resfriadas a líquido, que são placas resfriadas a líquido com aletas, placas cilíndricas resfriadas a líquido e placas resfriadas a líquido com tubo de cobre embutido, por meio de experimentos.
Após analisar os dados do teste, verificou-se que, sob as mesmas condições operacionais, a placa resfriada a líquido com aletas apresentou a menor temperatura de teste e o melhor efeito de dissipação de calor; A placa cilíndrica de resfriamento a líquido ficou em segundo lugar, com uma temperatura média 2,5 graus maior que a da placa de resfriamento a líquido com aletas; A placa de resfriamento a líquido do tipo tubo de cobre apresentou a maior temperatura de teste e o pior efeito de dissipação de calor, com uma temperatura média 8,5 graus maior que a da placa de resfriamento a líquido do tipo aleta.
Embora o efeito de dissipação de calor da placa de resfriamento líquido de tubo embutido seja ruim, seu custo de processamento é o mais baixo entre esses três tipos de placas de resfriamento líquido. Sob a premissa de permissão de projeto térmico, usar a placa de resfriamento líquido embutida em tubo de cobre pode reduzir custos.
Tag: projeto e análise de canal de fluxo de placa fria resfriada a líquido, China, fornecedores, fabricantes, fábrica, personalizado, amostra grátis, feito na China
