Dins d'una placa freda de coure d'alt rendiment-: per què importa el disseny de la trajectòria de flux
Tanmateix, la selecció del material és només una part de la solució tèrmica.
Fins i tot amb una conductivitat tèrmica excel·lent, el rendiment de refrigeració depèn en última instància de l'eficàcia amb què el refrigerant elimina la calor de la placa freda. Aquí és on el disseny del canal de flux intern esdevé fonamental.
El nostreplaca freda de coureutilitza una única entrada i una única sortida, però internament el refrigerant segueix un recorregut de flux de tres-etapes acuradament dissenyat que combinaaletes plegadesi llançataletes compensadesper maximitzar la transferència de calor mantenint una bona uniformitat de temperatura.
El camí del flux dins de la placa freda
El refrigerant viatja per la següent seqüència:
Entrada → Secció d'aleta plegada → Secció d'aleta desplaçada → Segona secció d'aleta plegada → Sortida
En lloc de fluir per un simple canal recte, el refrigerant experimenta diferents condicions de flux a cada secció.
La primera-regió d'aleta plegada proporciona una gran àrea de transferència de calor amb una resistència al flux relativament baixa.
Aleshores, el refrigerant entra a la regió de l'aleta desplaçada-, on la turbulència augmenta intencionadament per millorar la transferència de calor local.
Finalment, el refrigerant passa a través d'una segona secció d'aleta-plegada abans de sortir de la placa freda, permetent que la capacitat de refrigeració restant s'aprofiti al màxim.
Aquest enfocament per etapes ajuda a aconseguir una baixa resistència tèrmica i una millor distribució de la temperatura a través de la superfície de refrigeració.
Per què utilitzem un disseny d'entrada central
Moltes plaques fredes convencionals introdueixen refrigerant per un extrem i el descarreguen des de l'extrem oposat.
Tot i que és senzill, aquesta disposició sovint crea diferències de temperatura a través de la superfície de refrigeració. Els components situats a prop de l'entrada reben un refrigerant més fred, mentre que els components aigües avall es refreden amb un fluid més calent.
En aplicacions d'inversor d'alta potència-, aquesta diferència de temperatura pot arribar a ser significativa.
Per solucionar aquest problema, l'entrada de la nostra placa freda es col·loca directament sobre el centrealeta-plegadasecció.
Quan el refrigerant entra a la placa, es divideix i flueix de manera natural cap als dos costats.
Com que els dispositius de semiconductors de potència sovint es troben a prop del centre de la placa freda, el refrigerant més fred arriba primer a l'àrea de flux de calor més alt. Això ajuda a millorar la uniformitat de la temperatura i redueix els gradients tèrmics a la superfície de refrigeració.
Per als sistemes inversors, les diferències de temperatura més baixes poden contribuir a un funcionament més estable del dispositiu i una vida útil més llarga.
Aletes compensades: major resistència al flux per a una transferència de calor més forta
Elaleta desplaçada-llançadaLa secció es troba a la zona on la concentració de calor és més alta.
En comparació amb les aletes plegades, les aletes compensades tenen una estructura molt més densa. Les aletes estan disposades en un patró esglaonat, creant nombrosos passatges estrets que pertorben contínuament el flux de refrigerant.
A mesura que el refrigerant es mou per aquesta regió, es veu obligat a canviar de direcció repetidament.
Això augmenta la turbulència i trenca contínuament la capa límit tèrmica que es forma naturalment al llarg de les superfícies sòlides.
El resultat és un coeficient de transferència de calor convectiva significativament més alt en comparació amb un canal recte simple.
La compensació-és l'augment de la caiguda de pressió.
Tanmateix, per a aplicacions on el rendiment de refrigeració és l'objectiu principal, aquesta resistència al flux addicional sovint val la pena perquè permet eliminar una quantitat molt més gran de calor de la zona més calenta de la placa freda.
Per què afegir una segona-secció d'aleta plegada?
En algunsdissenys de plats freds, el refrigerant surt immediatament després de passar per la-regió de les aletes d'alt rendiment.
Hem escollit un enfocament diferent.
Tot i que la temperatura del refrigerant augmenta després de passar per la secció d'aleta desplaçada-, encara conserva una capacitat addicional d'absorció de calor.
En afegir una segona secció d'aleta plegada- abans de la sortida, el refrigerant continua intercanviant calor amb la placa freda en lloc de deixar enrere un potencial de refrigeració no utilitzat.
Les aletes plegades proporcionen una gran superfície efectiva en comparació amb una paret de canal llisa, la qual cosa permet capturar la calor residual abans que el refrigerant surti del sistema.
Això ajuda a maximitzar el rendiment tèrmic general de la placa freda.
Un petit detall que importa: característiques de retenció d'aletes
Les aletes plegades es fabriquen amb material de coure prim.
Durant el funcionament a llarg termini-, el flux de refrigerant pot crear vibracions o moviment si les aletes no estan ben subjectes.
Per mantenir l'estabilitat estructural, les funcions de retenció s'integren a banda i banda de les seccions d'aleta plegada-.
Aquestes característiques bloquegen les aletes en posició sense bloquejar el camí del flux primari.
Tot i que aquest detall rarament és visible des de l'exterior, ajuda a garantir un rendiment tèrmic constant i una fiabilitat de fabricació en els lots de producció.
Conclusió
L'actuació d'aplaca freda de refrigeració líquidaestà determinat per més que la selecció del material.
Combinant un disseny d'entrada central, aletes plegades, aletes desplaçades i un camí de flux per etapes, aixòplaca freda de coureaconsegueix una millor transferència de calor, una millor uniformitat de la temperatura i una utilització eficient de la capacitat del refrigerant.
Tanmateix, l'estructura interna és només una part de la solució global.
Fins i tot el millor disseny del canal de flux no pot oferir el seu rendiment total si la superfície de contacte entre la placa freda i la font de calor no està mecanitzada correctament.
En el següent article, analitzarem les proves de precisió i fiabilitat del mecanitzat, com ara el control de la planitud, l'acabat superficial i les proves de pressió de 6-bars que s'utilitzen per verificar el rendiment de segellat a llarg termini en aplicacions d'inverter i noves energies.
