Výkon prenosu tepla kvapalinou chladenej dosky súvisí najmä s koeficientom prenosu tepla konvekciou a rovnomernosťou povrchovej teploty zdroja tepla.
Či je prenos tepla kvapalinou chladenej dosky dostatočne rýchly, či je povrchová teplota rovnomerná a či existuje veľký lokálny teplotný rozdiel, to všetko sú ukazovatele na posúdenie výkonu kvapalinou chladiacej dosky.
Ako je znázornené na obrázku, konštrukcia vnútorných rebier prietokového kanála vo vodou chladených doskách na trhu nielen zväčšuje kontaktnú plochu medzi prúdom vody a povrchom odvádzajúcim teplo, ale tiež zvyšuje rýchlosť prúdenia konvekciou, čím sa zvyšuje konvekčné teplo. koeficient prestupu a tým, že je priaznivejší pre rozptyl tepla.
Nastavením šírky prietokových kanálov vo vnútri vodnej chladiacej dosky možno zvýšiť koeficient prestupu tepla konvekciou. Čím užšia je šírka, tým vyšší je prietok chladiacej kvapaliny a tým vyšší je koeficient prirodzeného prestupu tepla konvekciou. Okrem priamej zmeny šírky kanála je možné do kanála pridať aj viacero vrstiev rebier, aby sa vytvorili užšie mikrokanály a zväčšila sa oblasť rozptylu tepla.
Zlepšenie rovnomernosti povrchovej teploty zdroja tepla môže začať optimalizáciou návrhu usporiadania prietokového kanála. Ako je znázornené na obrázku, po optimalizácii obrázku 1 sa teplotný rozdiel na obrázku 2 znížil o 5 %, pričom účinnosť prenosu tepla sa zvýšila o 39 %. Preto optimalizácia návrhu rozloženia procesu môže zlepšiť prenos tepla a zlepšiť rovnomernosť teploty.
Simulácia rozptylu tepla
Predstaví sa celý proces simulácie odvodu tepla chladiacich dosiek pomocou platformy ANSYS Workbench. Ďalej bude vysvetlený návrh optimalizácie kvapalinových chladiacich dosiek prostredníctvom výsledkov simulácie štyroch verzií kvapalinových chladiacich dosiek A, B, C a D s rôznymi kanálovými štruktúrami. Najprv porovnáme mapy mrakov teploty spodnej dosky:
Z modelu vidíme, že rebrá dosky chladenia kvapalinou verzie A sú širšie a nesúvislé; Rebrá dosky na chladenie kvapaliny vo verzii B sú úzke a nesúvislé; Šírka rebier dosky chladenia kvapalinou vo verzii C je nerovnomerná, so širokými koncami a úzkym stredom a tiež nesúvislá; Kvapalinová chladiaca doska verzie D má úzku a súvislú šírku.
Porovnaním mapy teplotného mraku so zodpovedajúcou teplotou bodu je možné zistiť, že teplota štvrtej verzie dosky na chladenie kvapaliny je relatívne rovnomerná v kontaktnej časti dosky IGBT. Aj keď rozdiel nie je významný, celková teplota A a C so širšími rebrami je stále o niečo nižšia ako teplota B a D s užšími šírkami rebier. A celkovo má C najlepší teplotný efekt, zatiaľ čo D má vysoké lokálne teploty a celkovo najhorší teplotný efekt (podobné výsledky ukazujú aj mapy teplotných oblakov na druhej strane spodnej dosky a krycej dosky). Viditeľná teplota súvisí so šírkou plutiev.
Potom porovnajte mapu rýchlosti oblaku vo vnútri prietokového kanála:
Je možné vidieť, že rýchlosť prúdenia v kanáloch A a C so širšími rebrami je všeobecne vyššia ako v kanáloch B a D s užšími šírkami rebier. Je vidieť, že čím širšie rebrá, tým rýchlejšia je rýchlosť prúdenia vody a tým lepší chladiaci efekt.
Mal by tu však byť aj nejaký priestor na prúdenie vody. V dôsledku prítomnosti stĺpcov v rohoch prietokového kanála A a rovnomernej šírky rebier je celková rýchlosť prúdenia vyššia ako C;
Avšak spojité rebrá D majú v niektorých oblastiach extrémne nízku alebo dokonca stagnujúcu rýchlosť prúdenia, zatiaľ čo prerušované rebrá A, B a C takúto situáciu nemajú. Preto podľa rýchlostnej mapy oblakov možno vidieť, že A má lepší účinok, zatiaľ čo D má horší účinok.
Pozorujte a porovnajte cez prierezový diagram vektora rýchlosti:
Je možné vidieť, že s výnimkou lokálneho prerušenia D sú vektory rýchlosti v prietokových kanáloch ďalších troch dosiek na chladenie vody veľmi spojité a normálne. Takže výsledok nesúvislých plutiev je lepší ako výsledok súvislých plutiev.
Okrem toho je možné použiť ďalšie obrázky po spracovaní na pozorovanie iných fyzikálnych veličín a ich analýzu, porovnávanie a optimalizáciu, čo tu nebude ďalej popisované. Na základe vyššie uvedených troch analýz je možné vidieť, že A a C sú relatívne dobré, ale je potrebné vykonať ďalšie úpravy vzhľadom na skutočnú situáciu spracovania a náklady.
Zhrnutie
Tento príklad využíva hlavne rozdiely v šírke a tvare rebier na optimalizáciu a samozrejme je možné zmeniť aj šírku a tvar prietokového kanála a iné konštrukcie kvôli optimalizácii, čo prirodzene vedie k rôznym výsledkom. Bez ohľadu na dizajn je však potrebné zvážiť aj vplyv postupov spracovania a nákladov.
Populárne Tagy: optimalizácia prietokového kanála chladiča chladeného kvapalinou, Čína, dodávatelia, výrobcovia, továreň, prispôsobená, bezplatná vzorka, vyrobená v Číne
