În interiorul unei plăci reci din cupru de înaltă{0}performanță: de ce contează designul căii de curgere
Cu toate acestea, selecția materialului este doar o parte a soluției termice.
Chiar și cu o conductivitate termică excelentă, performanța de răcire depinde în cele din urmă de cât de eficient lichidul de răcire elimină căldura de pe placa rece. Aici designul canalului de flux intern devine critic.
Noastreplaca rece de cuprufolosește o singură intrare și o singură ieșire, dar în interior lichidul de răcire urmează o cale de curgere în trei-etape, proiectată cu atenție, care combinăaripioare pliateși năzuitaripioare decalatepentru a maximiza transferul de căldură, menținând în același timp o uniformitate bună a temperaturii.
Calea fluxului în interiorul plăcii rece
Lichidul de răcire trece prin următoarea secvență:
Intrare → Secțiune cu aripioare pliate → Secțiune cu aripioare compensate → A doua secțiune cu aripioare pliate → Ieșire
În loc să curgă printr-un canal drept simplu, lichidul de răcire experimentează condiții de curgere diferite în fiecare secțiune.
Prima regiune a aripioare-pliată oferă o zonă mare de transfer de căldură cu rezistență la curgere relativ scăzută.
Lichidul de răcire intră apoi în regiunea-decalată, unde turbulența este crescută în mod intenționat pentru a îmbunătăți transferul local de căldură.
În cele din urmă, lichidul de răcire trece printr-o a doua secțiune de aripioare-pliată înainte de a ieși din placa rece, permițând ca orice capacitate de răcire rămasă să fie utilizată pe deplin.
Această abordare în etape ajută atât la obținerea unei rezistențe termice scăzute, cât și la o distribuție îmbunătățită a temperaturii pe suprafața de răcire.
De ce folosim un design de admisie centrală
Multe plăci reci convenționale introduc lichid de răcire de la un capăt și îl descarcă de la capătul opus.
Deși simplu, acest aranjament creează adesea diferențe de temperatură pe suprafața de răcire. Componentele situate în apropierea admisiei primesc lichid de răcire mai rece, în timp ce componentele din aval sunt răcite cu un fluid mai cald.
În aplicațiile cu-invertoare de putere mare, această diferență de temperatură poate deveni semnificativă.
Pentru a rezolva această problemă, admisia plăcii noastre reci este poziționată direct deasupra centruluiîndoire-pliatăsecțiune.
Când lichidul de răcire intră în placă, acesta se împarte în mod natural și curge spre ambele părți.
Deoarece dispozitivele semiconductoare de putere sunt adesea situate în apropierea centrului plăcii reci, cel mai rece lichid de răcire ajunge mai întâi în zona cu cel mai mare flux de căldură. Acest lucru ajută la îmbunătățirea uniformității temperaturii și reduce gradienții termici pe suprafața de răcire.
Pentru sistemele cu invertor, diferențele mai mici de temperatură pot contribui la o funcționare mai stabilă a dispozitivului și la o durată de viață mai lungă.
Aripioare offset: rezistență mai mare la curgere pentru un transfer de căldură mai puternic
Thelance offset-finsecțiunea este situată în zona în care concentrația de căldură este cea mai mare.
În comparație cu aripioarele pliate, aripioarele offset au o structură mult mai densă. Aripioarele sunt dispuse într-un model eșalonat, creând numeroase pasaje înguste care perturbă continuu fluxul de lichid de răcire.
Pe măsură ce lichidul de răcire se deplasează prin această regiune, este forțat să schimbe direcția în mod repetat.
Acest lucru crește turbulența și rupe continuu stratul limită termic care se formează în mod natural de-a lungul suprafețelor solide.
Rezultatul este un coeficient de transfer de căldură convectiv semnificativ mai mare în comparație cu un canal drept simplu.
Compartimentul-este căderea presiunii crescută.
Cu toate acestea, pentru aplicațiile în care performanța de răcire este scopul principal, această rezistență suplimentară la curgere este adesea utilă, deoarece permite eliminarea unei cantități mult mai mari de căldură din zona cea mai fierbinte a plăcii reci.
De ce să adăugați o a doua secțiune-fină pliată?
În unelemodele de plăci reci, lichidul de răcire iese imediat după ce a trecut prin regiunea-de înaltă performanță a aripioarelor.
Am ales o abordare diferită.
Deși temperatura lichidului de răcire crește după ce curge prin secțiunea-decalată a aripioarelor, acesta păstrează încă o capacitate suplimentară de absorbție a căldurii.
Adăugând o a doua secțiune de aripioare pliată- înainte de evacuare, lichidul de răcire continuă să schimbe căldură cu placa rece, în loc să lase în urmă potențialul de răcire neutilizat.
Aripioarele pliate oferă o suprafață efectivă mare în comparație cu un perete neted al canalului, permițând captarea căldurii reziduale înainte ca lichidul de răcire să iasă din sistem.
Acest lucru ajută la maximizarea performanței termice generale a plăcii reci.
Un mic detaliu care contează: caracteristici de reținere a aripioarelor
Aripioarele pliate sunt fabricate din material subțire de cupru.
În timpul funcționării pe termen lung-, fluxul de lichid de răcire poate crea vibrații sau mișcări dacă aripioarele nu sunt fixate corespunzător.
Pentru a menține stabilitatea structurală, elementele de reținere sunt integrate pe ambele părți ale secțiunilor de aripioare-pliate.
Aceste caracteristici blochează aripioarele în poziție fără a bloca calea de curgere primară.
Deși acest detaliu este rar vizibil din exterior, ajută la asigurarea unei performanțe termice consecvente și a fiabilității de fabricație în toate loturile de producție.
Concluzie
Performanța unuiplacă rece de răcire cu lichideste determinată de mai mult decât de selecția materialului.
Prin combinarea unui design de admisie centrală, aripioare pliate, aripioare decalate și o cale de curgere în etape, aceastaplaca rece de cuprurealizează un transfer de căldură îmbunătățit, o uniformitate mai bună a temperaturii și o utilizare eficientă a capacității de răcire.
Cu toate acestea, structura internă este doar o parte a soluției generale.
Chiar și cel mai bun design al canalului de curgere nu poate oferi performanța maximă dacă suprafața de contact dintre placa rece și sursa de căldură nu este prelucrată corespunzător.
În următorul articol, vom analiza acuratețea prelucrării și testele de fiabilitate, inclusiv controlul planeității, finisarea suprafeței și testarea presiunii de 6-bari utilizate pentru a verifica performanța de etanșare pe termen lung în aplicații cu invertor și energie noi.
