Skysčiu aušinamos plokštės šilumos perdavimo efektyvumas daugiausia susijęs su konvekciniu šilumos perdavimo koeficientu ir šilumos šaltinio paviršiaus temperatūros vienodumu.
Ar skysčiu aušinamos plokštės šilumos perdavimas yra pakankamai greitas, ar paviršiaus temperatūra yra vienoda ir ar yra didelis vietinis temperatūros skirtumas – tai visi rodikliai, leidžiantys įvertinti skysčiu aušinimo plokštės veikimą.
Kaip parodyta paveikslėlyje, rinkoje esančių vandeniu aušinamų plokščių vidinio srauto kanalo briaunų konstrukcija ne tik padidina kontaktinį plotą tarp vandens srauto ir šilumos išsklaidymo paviršiaus, bet ir padidina konvekcinio srauto greitį, taip padidindama konvekcinę šilumą. perdavimo koeficientas ir kad jis būtų palankesnis šilumos sklaidai.
Reguliuojant srauto kanalų plotį vandens aušinimo plokštės viduje, galima padidinti konvekcinį šilumos perdavimo koeficientą. Kuo siauresnis plotis, tuo didesnis aušinimo skysčio srautas ir didesnis natūralus konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas. Be tiesioginio kanalo pločio keitimo, prie kanalo taip pat galima pridėti kelis pelekų sluoksnius, kad susidarytų siauresni mikrokanalai ir padidėtų šilumos išsklaidymo plotas.
Šilumos šaltinio paviršiaus temperatūros vienodumo gerinimas gali prasidėti nuo srauto kanalo išdėstymo projekto optimizavimo. Kaip parodyta paveikslėlyje, optimizavus 1 pav., temperatūrų skirtumas 2 paveiksle sumažėjo 5%, o šilumos perdavimo efektyvumas padidėjo 39%. Todėl proceso išdėstymo optimizavimas gali pagerinti šilumos perdavimą ir pagerinti temperatūros vienodumą.
Šilumos išsklaidymo modeliavimas
Bus pristatytas visas skysčių aušinimo plokščių šilumos išsklaidymo modeliavimo procesas naudojant ANSYS Workbench platformą. Toliau bus paaiškinta skysčių aušinimo plokščių optimizavimo konstrukcija, remiantis keturių skirtingų kanalų struktūrų skysčių aušinimo plokščių A, B, C ir D versijų modeliavimo rezultatais. Pirmiausia palyginame apatinės plokštės temperatūros debesų žemėlapius:
Iš modelio matome, kad A versijos skysčio aušinimo plokštės briaunos yra platesnės ir nenutrūkstamos; B versijos skysčio aušinimo plokštės briaunos yra siauros ir nepertraukiamos; C versijos skysčio aušinimo plokštelių briaunų plotis yra netolygus, su plačiais galais ir siauru viduriu, taip pat nenutrūkstamas; D versijos skysčio aušinimo plokštė yra siauro ir ištisinio pločio.
Palyginus temperatūros debesų žemėlapį su atitinkama taško temperatūra, galima pastebėti, kad ketvirtosios versijos skysčio aušinimo plokštės temperatūra yra gana vienoda IGBT plokštės kontaktinėje dalyje. Nors skirtumas nėra reikšmingas, bendra A ir C temperatūra su didesniu pelekų pločiu vis tiek yra šiek tiek mažesnė nei B ir D su siauresniu pelekų pločiu. Ir apskritai C turi geriausią temperatūros efektą, o D turi aukštą vietinę temperatūrą ir blogiausią bendrą temperatūros efektą (kitos apatinės plokštės pusės ir dangtelio temperatūros debesų žemėlapiai taip pat rodo panašius rezultatus). Matoma temperatūra yra susijusi su pelekų pločiu.
Tada palyginkite greičio debesies žemėlapį srauto kanale:
Galima pastebėti, kad srauto greitis kanaluose A ir C, kurių pelekų plotis yra platesnis, paprastai yra didesnis nei kanaluose B ir D, kurių pelekų plotis yra mažesnis. Matyti, kad kuo platesni pelekai, tuo greitesnis vandens tekėjimo greitis ir geresnis aušinimo efektas.
Tačiau taip pat turėtų būti vietos vandens tekėjimui. Dėl A srauto kanalo kampuose esančių stulpelių ir vienodo pelekų pločio bendras srauto greitis yra didesnis nei C;
Tačiau ištisinių pelekų D kai kuriose srityse tėkmės greitis yra labai mažas arba net sustingęs, o nepertraukiamų pelekų A, B ir C tokios padėties nėra. Todėl pagal greičio debesų žemėlapį matyti, kad A veikia geriau, o D – prastesnį.
Stebėkite ir palyginkite per greičio vektoriaus skerspjūvio diagramą:
Galima pastebėti, kad, išskyrus vietinį D pertraukimą, kitų trijų vandens aušinimo plokščių srauto kanaluose greičio vektoriai yra labai ištisiniai ir normalūs. Taigi nenutrūkstamų pelekų rezultatas yra geresnis nei ištisinių pelekų.
Be to, kiti papildomo apdorojimo vaizdai gali būti naudojami kitiems fiziniams dydžiams stebėti ir juos analizuoti, palyginti bei optimizuoti, kas čia nebus plačiau aprašyta. Remiantis aukščiau pateiktomis trimis analizėmis, galima pastebėti, kad A ir C yra gana geri, tačiau reikia atlikti tolesnius koregavimus, atsižvelgiant į faktinę apdorojimo situaciją ir išlaidas.
Santrauka
Šiame pavyzdyje optimizavimui daugiausia naudojami pelekų pločio ir formos skirtumai, ir, žinoma, srauto kanalo plotis ir forma bei kiti dizainai taip pat gali būti keičiami optimizavimo tikslais, todėl gaunami skirtingi rezultatai. Tačiau, nepaisant konstrukcijos, taip pat reikia atsižvelgti į apdorojimo procedūrų ir išlaidų poveikį.
Populiarus Žymos: skysčiu aušinamo šilumos kriauklės srauto kanalo optimizavimas, Kinija, tiekėjai, gamintojai, gamykla, pritaikytas, nemokamas pavyzdys, pagamintas Kinijoje
