Tüm sıvı soğutma sistemi, sıvı soğutma plakaları, sıvı soğutma ortamı, pompalar, su boruları ve radyatörler gibi bileşenleri içerir. Genel olarak, yaygın olarak kullanılan sıvı soğutmalı çalışma sıvılarının termofiziksel özellikleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:
Yukarıdaki tablodan, sıvı soğutma ortamının seçiminin tüm sistemin ısı dağılımı verimliliği üzerinde sabit bir etkiye sahip olduğu görülebilir. Diğer koşulları değiştirmeden, çevresel gereksinimleri (rakım, ortam sıcaklığı vb.) karşılayan ve düşük maliyetli ortamlara öncelik verilmelidir. Ancak, sıvı soğutma plakası da sıvı soğutma sisteminin ısı değişim bileşeni olan sıvı soğutma ısı dağılımı sisteminin önemli bir parçasıdır. Dahili bir ısı değişim oluğu yapısına, yani akış kanalına sahiptir. Dahili akış kanalı tasarımındaki farklılıklar, tüm sistemin ısı transfer verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve önemli değişkenler söz konusudur. Bu nedenle, sıvı soğutma ortamını tartışmayacağız. Sıvı soğutma plakasının akış kanalının tasarımını ve optimizasyon fikirlerini analiz etmek için saf suyu örnek alalım.
Sıvı soğutma plakalarının yapısal tasarımında aşağıdaki hususların dikkate alınması gerekir:
Isı transferi performans gereksinimleri: Akış hızı ve giriş ve çıkış suyu sıcaklık farkının ayarlanması altında, ısı kaynağının sıcaklık artış hedefini ve radyatörün termal direnç hedefini ve ısı transferi performansı gereksinimlerini elde edin; Güç ve
Basınç gereksinimleri: Bazı projeler, sistem içindeki kullanım ortamı ve kurulum gereksinimleri nedeniyle sıvı soğutma plakasının yüzey basıncı ve genel gerilme durumuyla ilgili özel talimatlar gerektirebilir.
Korozyon önleme gereksinimleri: Kanalda sıvı soğutma ortamının uzun süreli akışı yüksek sıcaklıktan etkilenecek, bu da metal malzemelerin hasar görmesini, hatta tıkanmasını ve ısı dağıtım verimliliğini olumsuz etkilemesini artıracaktır;
Sızıntı önleme gereksinimleri: Kapak plakası, üst ve alt uç yüzeyler, sızdırmazlık şeritleri ve hatta sürtünmeli karıştırma kaynağı veya lehimleme kaynak yöntemlerinin tasarımı, sızıntı önleme önlemlerini sağlayabilir; Düşük maliyet gereksinimleri: Üretim ve işleme fizibilitesi, malzeme seçimi, işlem karmaşıklığı, akış direnci, ısı direnci vb. boyutlardan kaynaklanan pompa basıncı, çalışma saatleri vb. maliyetleri azaltmak. Yukarıdaki gereksinimleri karşılamak için, malzemeler, yapısal tasarım, üretim yöntemleri ve diğer yönlerden kapsamlı tasarım değerlendirmeleri yapılması gerekir.
Sıvı soğutma plakasının malzemesi, su yolu ile soğutma suyu arasındaki ısı transfer performansını etkiler. Sıvı soğutma plakasını yapmak için yüksek termal iletkenliğe sahip malzemeler kullanmak, sistemin genel termal direncini etkili bir şekilde azaltabilir. Alüminyum ve bakırın temsil ettiği ortak malzeme özellikleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:
En yaygın kullanılan ısı dağıtım malzemesi olan alüminyum alaşımı, yüksek ısı iletkenliği, düşük yoğunluk, iyi işleme performansı, iyi korozyon direnci ve iyi fiziksel ve mekanik özellikler gibi avantajlara sahiptir. Alüminyum profillerin korozyon önleme işlemi olgunlaşmıştır ve bu da su soğutmalı plakaların uzun süreli güvenilir kullanımını sağlayabilir. Elektronik ürünlerde alüminyum ısı dağıtıcıları için kullanılan malzemeler, AL50, 51, 60, 60, 160, 63 gibi 50 ve 60 serisidir ve iyi ısı iletkenliği, korozyon direnci ve işleme performansına sahiptirler. Karmaşık akış kanallarının anotlanması ve CNC işlenmesi için uygundurlar.
Buradaki araştırma, su akış hızını ve temel basınç düşüşü gereksinimlerini belirleme öncülü altında su soğutmalı plakaların akış kanallarını tasarlamak ve optimize etmek için fikirlere ve yöntemlere odaklanmaktadır. Sıvı soğuk plaka akış kanallarının temel stilleri esas olarak düz, W şeklinde, dairesel, silindirik, Arşimet spiral su yolu vb. olarak ayrılır. Aşağıda şemaya göre kısa açıklamalar bulunmaktadır.
Düzlemsel akış kanalına sahip bir sıvı soğutma plakası birkaç önemli özelliğe sahiptir. Düzgün ve tutarlı bir akış yolu sunar. Tasarımı, soğutucu ile iyi temas sayesinde verimli ısı transferine olanak tanır. Genellikle yapısal olarak basittir, bu da üretimi kolaylaştırır ve çeşitli uygulamalarda güvenilir soğutma sağlayabilir. Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, giriş ve çıkış her iki tarafta da basit bir yapıya sahiptir.
W şeklinde akış kanalına sahip sıvı soğutma plakası , akışkan soğutmada birçok avantaja sahiptir. Yapısal olarak, W şeklindeki akış kanalı, akışkan ile soğutma plakası arasındaki temas alanını artırır ve akışkanın akış yolunu uzatır. Bu, ısının daha tam olarak emilmesini sağlar ve ısı alışverişinin verimliliğini artırır. Akışkan akışı açısından, akışkanın daha karmaşık bir akış durumu oluşturmasını, laminer akışı azaltmasını, türbülansı artırmasını ve ısı transferini daha homojen ve hızlı hale getirmesini sağlar. Bu tasarım, yerel aşırı ısınma riskini etkili bir şekilde azaltabilir ve tüm soğutma sisteminin daha kararlı çalışmasını sağlayabilir; bu da yüksek ısı dağıtım gereksinimlerine sahip senaryolar için uygundur.
Sıvı soğutma plakasının halka şeklindeki akış kanalı çeşitli avantajlara sahiptir. Öncelikle, halka yapısı soğutucunun dolaşmasını sağlayarak istikrarlı ve sürekli bir soğutma devresi oluşturur ve ısının eşit şekilde uzaklaştırılmasını garanti eder. Bu homojen ısı transferi, yerel aşırı ısınmayı önleyebilir ve elektronik bileşenleri ve onunla temas eden diğer ekipmanları koruyabilir. Dahası, halka şeklindeki akış kanalı, soğutucunun akışını daha düzenli hale getirerek türbülansın neden olduğu kararsız faktörleri azaltır ve akışkan direncini düşürerek soğutma işlemini daha verimli hale getirir. Aynı zamanda, halka şeklindeki akış kanalının tasarımı nispeten basittir, bu da işleme ve üretim için kolaylık sağlar ve maliyeti düşürür.
Sıvı soğutma plakası, ısıyı verimli bir şekilde dağıtan Arşimet spiral akış kanalının özelliklerini benimser . Spiral şekil, soğutma sıvısının akış kanalındaki akış yolunu uzatır ve temas alanını genişletir; bu da ısıyı tamamen emmeyi, verimli ısı alışverişi sağlamayı ve sıcaklığı etkili bir şekilde düşürmeyi mümkün kılar. Akışkanlar mekaniği açısından, soğutucunun düzgün bir şekilde akmasını sağlar, akış türbülansını ve yerel hız dalgalanmalarını azaltır, böylece akışkan gürültüsünü ve basınç kaybını azaltır.
Çeşitli kombinasyonlar aracılığıyla, pek çok beklenmedik etki elde edilebilir. Mühendislerimiz, gelecekte referansımız olması için bu kanalların termal analizini derleyecekler. Bu kanalların tasarımı için, ayrıca birkaç tipik su soğutmalı kanal tasarımı da vardır. Bunlar için optimizasyon tasarım fikirlerine bir göz atalım.
Devre ekleme: Sıvı akış kanalı tasarımının ön planlamasından sonra, sayısal simülasyon, ısı dağıtım verimliliğinin gereksinimleri karşılamadığını ve termal direncin yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Bu durumda, ısı transferini artırmak için tek çevrimden çift çevrime veya daha fazlasına geçmek gibi devre eklemeler düşünülebilir;
Isı dağıtım alanını artırma: İç yapısal alan izin veriyorsa, akış kanalının içine kademeli veya sıralı bir şekilde uygun silindirik veya kare kanatçıklar eklenerek optimizasyon sağlanabilir;
İç su akış hızını optimize edin: Girişin kesit alanı sabit olduğunda, iç su akış kanalının kesit alanı ne kadar büyükse, hızı o kadar düşük olur ve bu da hızlı ısı transferine elverişli olmaz. Elbette, akış hızını artırmak için kesit alanını azaltmak yeterli değildir, çünkü bu akış direncinin artmasına yol açacaktır;
Dengeli su soğutma alanı: Isı kaynağının akış kanalıyla temas yüzeyini eşit şekilde kaplamaya çalışın. Alan ve boşluğun küçük olduğu özel durumlarda, Arşimet spiral su yolu iyi bir seçimdir; Kısa devrelerin önlenmesi: Giriş ve çıkış birbirine çok yakın olduğunda, su yolu tasarımının kaburga yapısı genellikle su yolunu uzatmak ve onu doğrudan ısı kaynağının altına dağıtmak için kullanılır, böylece girişten çıkışa doğrudan su akışı önlenir;
Aşırı su akışından kaçının: Isı kaynaklarının dağılımının nispeten özel olduğu durumlarda, örneğin dikey katmanlama, genel tasarım konsepti bir akış kanalı olabilir, aşağıdan yukarıya veya yukarıdan aşağıya, ancak arka ve ön uçlar arasındaki sıcaklık farkında bir artışa neden olabilir. Bu durumda, katmanlama ile ayrı soğutma düşünülebilir;
Bükülmeleri en aza indirmeye ve yumuşak geçişler sağlamaya çalışın: virajlar baş kaybını artırır ve iç akış direncini güçlendirir. Kaçınılmazsa, ısı dağılımını artırmak ve basınç düşüşünü azaltmak için virajlarda yumuşak geçişler sağlamaya çalışın.
Elbette, yukarıdaki optimizasyon tasarımını gerçekleştirirken, sistemin iç akış direncinin, termal direncinin, yapısal mukavemetinin (yüzey basıncı vb.) projenin gerçek gereksinimlerini ve sınırlamalarını karşılayıp karşılamadığını, üretim ve işlemenin fizibilitesini mümkün olduğunca ve maliyeti de göz önünde bulundurarak aynı anda doğrulamak gerekir. Orijinal projeye dayanarak, su yolunun iç ısı dağılım alanını artırarak, kesit alanını azaltarak ve devreyi artırarak optimize edildiğini varsayarak, teorik sonuçlar ayrı ayrı hesaplanır; Analiz sonuçlarına dayanarak, birden fazla su yolu tasarım modeli kurun ve gerekli ortamda simülasyon gerçekleştirin. Simülasyon sonuçlarını karşılaştırın ve analiz edin, deneysel modeller ve testler kurun ve hipotez analizi ve sayısal simülasyon sonuçlarını doğrulayın. Herhangi bir optimizasyon tasarımı için KENFA TECH mühendislerimizle iletişime geçebilirsiniz.
