Z naraščajočo integracijo, kompleksnostjo in inteligenco energetske opreme se število komponent nenehno povečuje, pomembno pa se izboljšuje tudi gostota moči komponent.
Ko gostota toplotnega toka radiatorja preseže 0,1 W/㎡, navadno zračno hlajenje ne more več izpolnjevati zahteve glede odvajanja toplote in večina rešitev za odvajanje toplote uporablja tekočinsko hlajenje. V primerjavi s tradicionalnim samohlajenjem in zračnim hlajenjem ima tekočinsko hlajenje prednosti močne toplotne zmogljivosti, tesnjenja in zaščite pred prahom ter prilagodljive uporabe in se pogosto uporablja pri odvajanju toplote energetskih izdelkov.
Načelo delovanja tekočinskega hlajenja je odstraniti toploto, ki jo oddajajo visokozmogljive elektronske komponente, razporejene na površini tekočinsko hlajene plošče, s hladilno tekočino, ki teče skozi pretočne kanale, obdelane znotraj plošče, s čimer se doseže odvajanje toplote celotne opreme. Zmogljivost odvajanja toplote plošče za hlajenje s tekočino kot osrednji del sistema za hlajenje s tekočino neposredno določa splošno delovanje hladilnega sistema.
Ta članek je s poskusi preizkusil in analiziral tri pogoste pretočne kanale plošč, hlajenih s tekočino, in primerjal zmogljivosti odvajanja toplote rebrastih tekočinsko hlajenih plošč, cilindričnih tekočinsko hlajenih plošč in tekočinsko hlajenih plošč z vgrajenimi bakrenimi cevmi.
1. Model zasnove in z njim povezani parametri tekoče hladilne plošče
Ta članek oblikuje tri vrste plošč za tekočinsko hlajenje, to so tekočinska hladilna plošča z rebri, tekočinska hladilna plošča s cilindričnimi rebri in tekočinska hladilna plošča z vgrajeno bakreno cevjo. Zunanje mere tekočinsko hlajene hladne plošče so 300 mm × 227 mm × 22 mm, material pa je aluminijeva zlitina 6063.
Glede na inženirske izkušnje je debelina rebrastih plavuti običajno 1,5 ~ 3 mm. Glede na to, da je strojna obdelava pretanka, je težavna, vakuumsko spajkanje pa zahteva določeno debelino reber za povezavo z zadnjo pokrovno ploščo, zato je izbrana debelina reber 2 mm. Da bi se izognili prevelikemu pretočnemu uporu, je neto razmik med rebri nastavljen na 3 mm (na splošno velja, da je razmik med zobmi debeline 1:1 mejna vrednost gostote reber).
Glede na inženirske izkušnje je višina reber običajno 5 ~ 10 mm. Glede na to, da krajša kot so rebra, manjši je prečni prerez toka, večja je hitrost toka in večji je upor proti pretoku, v razumnem območju načrtovanja je višina reber nastavljena na 8 mm.
Premer valja je običajno 3~5 mm na podlagi inženirskih izkušenj. Glede na to, da je najožji del širine kanala le 20 mm, je za zagotovitev, da sta v smeri širine ozkega kanala dva cilindra, premer cilindra načrtovan tako, da znaša 3 mm. Najmanjša svetla razdalja med valji je nastavljena na 3 mm, višina stolpca pa prav tako na 8 mm.
Plošča za tekoče hlajenje z vgrajeno bakreno cevjo sprejme bakreno cev z zunanjim premerom 10 mm in debelino stene 1 mm, ki je vdelana v ploščo za tekoče hlajenje ter nato sploščena in pritrjena. Lepilo iz epoksidne smole je napolnjeno med bakreno cevjo in ploščo za tekoče hlajenje, da zmanjša kontaktni toplotni upor.
Mere struktur rebrastih in cilindričnih plošč za tekočinsko hlajenje
Mere vgrajenih bakrenih cevi za tekoče hladilne plošče
Notranji pretočni kanal rebraste plošče za hladilno tekočino
Notranji pretočni kanal cilindrične plošče za hlajenje tekočine
Debelina tekočinsko hlajenega substrata hladne plošče je enakomerno zasnovana tako, da znaša 10 mm, kar lahko popolnoma zmanjša difuzijski toplotni upor in prepreči, da bi vijaki prebili vodni kanal.
Porazdelitev vira toplote tekočinsko hlajene plošče je prikazana spodaj. Tekočinsko hlajena hladilna plošča je sestavljena iz 5 modulov, ki ustvarjajo toploto in so enakomerno razporejeni po pretočnem kanalu. Nad tekočinsko hlajeno ploščo sta dva IGBT modula, vsak s toplotno porabo 600 W; Spodaj so trije diodni moduli, vsak s toplotno porabo 200 W in skupno toplotno porabo 1800 W. Za izboljšanje kontaktne toplotne odpornosti je med grelni modul in tekočo hladno ploščo napolnjena termalna pasta.
merilni sistem
Glavni merilni sistem te preskusne naprave je prikazan na naslednji sliki, vključno z merjenjem pretoka, merjenjem tlaka in merjenjem temperature.
Postavitev merilnih mest temperature je prikazana na sliki. Za ta poskus je bilo urejenih skupno 8 temperaturnih merilnih mest. Med njimi so T1 do T6 razporejeni na plošči za hlajenje tekočine, drugi dve točki pa se uporabljata za merjenje temperature vstopne in izstopne tekočine, ki sta razporejeni na tripotnih ventilih vhodnega in izstopnega manometra. Razlog, zakaj so temperaturne točke za merjenje dotoka in odtoka vode razporejene tukaj, ločene od plošče za hlajenje tekočine, je predvsem v izogib vplivu ogrevalnega sistema na plošči za hlajenje tekočine.
testiranje in analiza podatkov
S tem so testirali tri vrste tekočinsko hlajenih plošč in pridobili testne podatke, kot je prikazano v tabelah 1, 2 in 3.
Z analizo preskusnih podatkov je bilo ugotovljeno, da je pri enakem pretoku in pogojih vstopne temperature temperatura na vsaki točki merjenja temperature rebraste plošče za hladilno tekočino najnižja, sledita ji cilindrična plošča za hladilno tekočino in vgrajena bakrena cev tekočinska hladilna plošča ima najvišjo temperaturo.
Povprečna temperatura cilindrične hladilne plošče za tekočino je 2,5 stopinje višja od temperature rebraste tekočinske hladilne plošče, povprečna temperatura tekočinske hladilne plošče z vgrajeno bakreno cevjo je 8,5 stopinje višja od rebraste tekočinske hladilne plošče in povprečna temperatura vgrajene bakrene cevi tekočinska hladilna plošča je 6 stopinj višja od cilindrične tekočinsko hladilne plošče.
Tabela 1 Podatki o preskusu rebraste plošče za hladilno tekočino
Tabela 2 Podatki o preskusu cilindrične plošče za hlajenje s tekočino
Tabela 3 Preskusni podatki vgrajene bakrene cevi za tekočinsko hlajenje
sklep
Ta članek je s poskusi preizkusil tri običajne tekočinsko hlajene plošče, ki so rebraste tekočinsko hlajene plošče, cilindrične tekočinsko hlajene plošče in vgrajene tekočinsko hlajene plošče iz bakrene cevi.
Po analizi preskusnih podatkov je bilo ugotovljeno, da je imela pri enakih delovnih pogojih rebrasta tekočinsko hlajena plošča najnižjo preskusno temperaturo in najboljši učinek odvajanja toplote; Cilindrična tekočinska hladilna plošča je druga s povprečno temperaturo za 2,5 stopinje višjo od rebraste tekočinske hladilne plošče; Tekočinska hladilna plošča tipa bakrene cevi ima najvišjo preskusno temperaturo in najslabši učinek odvajanja toplote, s povprečno temperaturo za 8,5 stopinje višjo kot pri rebrasti tekočinski hladilni plošči.
Čeprav je učinek odvajanja toplote plošče za tekoče hlajenje z vgrajeno cevjo slab, so stroški obdelave najnižji med temi tremi vrstami plošč za tekoče hlajenje. Pod predpostavko toplotnega dodatka za načrtovanje lahko uporaba tekoče hladilne plošče z vgrajeno bakreno cevjo zmanjša stroške.
Priljubljena oznake: načrtovanje in analiza tekočinsko hlajenega pretočnega kanala za hladno ploščo, Kitajska, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, po meri, brezplačen vzorec, izdelano na Kitajskem
