abstrak
Met die oog op die hitte-afvoervereistes van kragelektroniese kragtoestelle, is die hitte-uitruiltegnologie van lugverkoelde verkoelers vir die verkoeling daarvan in diepte bestudeer.Volgens die strukturele eienskappe en tegniese vereistes van die lugverkoelde verkoeler vir kragtoestelverkoeling, word die termiese prestasietoetse van die lugverkoelde verkoeler met verskillende strukture uitgevoer, en die simulasieberekeningsagteware word gebruik vir hulpverifikasie.Laastens, onder dieselfde temperatuurstygingstoetsresultate, is die eienskappe van lugverkoelde verkoelers met verskillende strukture in terme van drukverlies, hitte-afvoer per eenheidsvolume en temperatuuruniformiteit van kragtoestelmonteeroppervlaktes vergelyk.Die navorsingsresultate verskaf 'n verwysing vir die ontwerp van soortgelyke strukturele lugverkoelde verkoelers.
Sleutelwoorde:verkoeler;lugverkoeling;termiese prestasie;hitte vloed digtheid
0 Voorwoord
Met die wetenskaplike ontwikkeling van kragelektronika wetenskap en tegnologie, is die toepassing van kragelektronika kragtoestelle meer omvattend.Wat die lewensduur en werkverrigting van elektroniese toestelle bepaal, is die werkverrigting van die toestel self, en die bedryfstemperatuur van die elektroniese toestel, dit wil sê die hitte-oordragkapasiteit van die verkoeler wat gebruik word om hitte van die elektroniese toestel af te dryf.Tans word die meeste van die lugverkoelde verkoelingstelsels in kragelektroniese toerusting met 'n hittevloeddigtheid minder as 4 W/cm2 gebruik.hitte sink.
Zhang Liangjuan et al.het FloTHERM gebruik om termiese simulasie van lugverkoelde modules uit te voer, en die betroubaarheid van die simulasieresultate met eksperimentele toetsresultate geverifieer, en die hitte-afvoerprestasie van verskeie koue plate terselfdertyd getoets.
Yang Jingshan het drie tipiese lugverkoelde verkoelers (dit wil sê reguit vinstralers, reghoekige kanaalstralers gevul met metaalskuim, en radiale vinstralers) as navorsingsvoorwerpe gekies en CFD-sagteware gebruik om die hitte-oordragvermoë van die verkoelers te verbeter.En optimaliseer die omvattende werkverrigting van vloei en hitte-oordrag.
Wang Changchang en ander het die hitte-afvoer-simulasie-sagteware FLoTHERM gebruik om die hitte-afvoerprestasie van die lugverkoelde verkoeler te simuleer en te bereken, gekombineer met die eksperimentele data vir vergelykende analise, en die invloed van parameters soos verkoeling van windspoed, tanddigtheid en hoogte op die hitte-afvoerprestasie van die lugverkoelde verkoeler.
Shao Qiang et al.kortliks die verwysingslugvolume wat benodig word vir gedwonge lugverkoeling ontleed deur 'n reghoekige vinverkoeler as voorbeeld te neem;gebaseer op die strukturele vorm van die verkoeler en die beginsels van vloeimeganika, is die windweerstandskattingsformule van die verkoelingslugkanaal afgelei;gekombineer met 'n kort ontleding van die PQ kenmerkende kurwe van die waaier, kan die werklike werkspunt en ventilasie lugvolume van die waaier vinnig verkry word.
Pan Shujie het die lugverkoelde verkoeler vir navorsing gekies, en kortliks die stappe van hitteafvoerberekening, verkoelerkeuse, lugverkoelde hitteafvoerberekening en waaierkeuse in hitteafvoerontwerp verduidelik en die eenvoudige lugverkoelde verkoelerontwerp voltooi.Met behulp van ICEPAK termiese simulasie sagteware, Liu Wei et al.het 'n vergelykende ontleding gedoen van twee gewigsvermindering-ontwerpmetodes vir verkoelers (verhoog vinspasiëring en vermindering van vinhoogte).Hierdie vraestel stel die struktuur en hitte-afvoerprestasie van onderskeidelik profiel-, graaftand- en plaatvin-lugverkoelde verkoelers bekend.
1 Lugverkoelde verkoelerstruktuur
1.1 Algemeen gebruikte lugverkoelde verkoelers
Die algemene lugverkoelde verkoeler word gevorm deur metaalverwerking, en die verkoelingslug vloei deur die verkoeler om die hitte van die elektroniese toestel na die atmosferiese omgewing te versprei.Onder algemene metaalmateriale het silwer die hoogste termiese geleidingsvermoë van 420 W/m*K, maar dit is duur;
Die termiese geleidingsvermoë van koper is 383 W/m· K, wat relatief naby die vlak van silwer is, maar die verwerkingstegnologie is ingewikkeld, die koste is hoog en die gewig is relatief swaar;
Die termiese geleidingsvermoë van 6063 aluminiumlegering is 201 W/m· K. Dit is goedkoop, het goeie verwerkingseienskappe, maklike oppervlakbehandeling en hoëkosteprestasie.
Daarom gebruik die materiaal van die huidige hoofstroom lugverkoelde verkoelers gewoonlik hierdie aluminiumlegering.Figuur 1 toon twee algemene lugverkoelde koelbakke.Algemeen gebruikte lugverkoelde verkoelerverwerkingsmetodes sluit hoofsaaklik die volgende in:
(1) Teken en vorm van aluminiumlegering, die hitte-oordragarea per eenheidsvolume kan ongeveer 300 m bereik2/m3, en die verkoelingsmetodes is natuurlike verkoeling en gedwonge ventilasieverkoeling;
(2) Die hitte sink en die substraat word saam ingelê, en die hitte sink en die substraat kan verbind word deur klinknagels, epoksieharsbinding, soldeer sweis, soldering en ander prosesse.Daarbenewens kan die materiaal van die substraat ook koperlegering wees.Die hitte-oordragoppervlakte per eenheidsvolume kan ongeveer 500 m2/m3 bereik, en die verkoelingsmetodes is natuurlike verkoeling en gedwonge ventilasieverkoeling;
(3) Skoftandvorming, hierdie soort verkoeler kan die termiese weerstand tussen die hitte-afvoer en die substraat uitskakel, die afstand tussen die hitte-afvoer kan minder as 1,0 mm wees, en die hitte-oordrag-area per eenheidsvolume kan ongeveer 2 500 bereik m2/m3.Die verwerkingsmetode word in Figuur 2 getoon, en die verkoelingsmetode is gedwonge lugverkoeling.
Fig. 1. Algemeen gebruikte lugverkoelde heatsink
Fig. 2. Verwerkingsmetode van graaftand lugverkoelde verkoeler
1.2 Plaatvin-lugverkoelde verkoeler
Die plaatvin-lugverkoelde verkoeler is 'n soort lugverkoelde verkoeler wat verwerk word deur soldering van veelvuldige dele.Dit is hoofsaaklik saamgestel uit drie dele soos koelplaat, ribplaat en basisplaat.Die struktuur daarvan word in Figuur 3 getoon. Die koelvinne kan plat vinne, geriffelde vinne, verspringende vinne en ander strukture aanneem.Met inagneming van die sweisproses van die ribbes, word 3-reeks aluminiummateriale gekies vir die ribbes, hitte-sinks en basisse om die sweisbaarheid van die plaatvin-lugverkoelde verkoeler te verseker.Die hitte-oordrag-area per volume-eenheid van die plaatvin-lugverkoelde verkoeler kan ongeveer 650 m2/m3 bereik, en die verkoelingsmetodes is natuurlike verkoeling en gedwonge ventilasieverkoeling.
Fig. 3. Plaatvin lugverkoelde verkoeler
2 Termiese werkverrigting van verskeie lugverkoelde verkoelersv
2.1Algemeen gebruik profiel lugverkoelde verkoelers
2.1.1 Natuurlike hitte-afvoer
Algemeen gebruikte lugverkoelde verkoelers verkoel hoofsaaklik elektroniese toestelle deur natuurlike verkoeling, en hul hitte-afvoerprestasie hang hoofsaaklik af van die dikte van die hitte-afvoervinne, die steek van die vinne, die hoogte van die vinne en die lengte van die hitte-afvoervinne langs die rigting van verkoelende lugvloei.Vir natuurlike hitte-afvoer, hoe groter die effektiewe hitte-afvoer area, hoe beter.Die mees direkte manier is om die vinspasiëring te verminder en die aantal vinne te verhoog, maar die gaping tussen die vinne is klein genoeg om die grenslaag van natuurlike konveksie te beïnvloed.Sodra die grenslae van die aangrensende vinwande konvergeer, sal die lugsnelheid tussen die vinne skerp daal, en die hitte-afvoer effek sal ook skerp daal.Deur die simulasieberekening en toetsopsporing van die termiese werkverrigting van die lugverkoelde verkoeler, wanneer die hitte-afvoer vinlengte 100 mm is en die hittevloeddigtheid 0,1 W/cm is2, word die hitte-afvoer-effek van verskillende vinspasiëring in Figuur 4 getoon. Die beste filmafstand is ongeveer 8,0 mm.As die lengte van die koelvinne toeneem, sal die optimale vinspasiëring groter word.
Fig.4.Verwantskap tussen substraattemperatuur en vinspasiëring
2.1.2 Geforseerde konveksieverkoeling
Die strukturele parameters van die geriffelde lugverkoelde verkoeler is vinhoogte 98 mm, vinlengte 400 mm, vindikte 4 mm, vinspasiëring 4 mm, en koellug-kopsnelheid 8 m/s.'n Geriffelde lugverkoelde verkoeler met 'n hittevloeddigtheid van 2,38 W/cm2is aan 'n temperatuurstygingstoets onderwerp.Die toetsresultate toon dat die temperatuurstyging van die verkoeler 45 K is, die drukverlies van die verkoelingslug 110 Pa is, en die hitte-afvoer per volume-eenheid 245 kW/m is.3.Daarbenewens is die eenvormigheid van die kragkomponent-monteeroppervlak swak, en die temperatuurverskil bereik ongeveer 10 °C.Op die oomblik, om hierdie probleem op te los, word koperhittepype gewoonlik op die installasie-oppervlak van die lugverkoelde verkoeler begrawe, sodat die temperatuuruniformiteit van die kragkomponent-installasieoppervlak aansienlik verbeter kan word in die rigting van die hittepyplegging, en die effek is nie duidelik in die vertikale rigting nie.As dampkamertegnologie in die substraat gebruik word, kan die algehele temperatuur-uniformiteit van die kragkomponent-monteeroppervlak binne 3 °C beheer word, en die temperatuurstyging van die koelbak kan ook tot 'n sekere mate verminder word.Hierdie toetsstuk kan met ongeveer 3 °C verminder word.
Met behulp van termiese simulasie berekening sagteware, onder dieselfde eksterne toestande, word die simulasie berekening van reguit tand en geriffelde koelvinne uitgevoer, en die resultate word in Figuur 5 getoon. Die temperatuur van die monteeroppervlak van die kragtoestel met reguit-tand verkoeling vinne is 153,5 °C, en dié van geriffelde koelvinne is 133,5 °C.Daarom is die verkoelingskapasiteit van die geriffelde lugverkoelde verkoeler beter as dié van die reguit-tand lugverkoelde verkoeler, maar die temperatuuruniformiteit van die vinliggame van die twee is relatief swak, wat 'n groter impak op die verkoelingsprestasie het. van die verkoeler.
Fig.5.Temperatuurveld van reguit en geriffelde vinne
2.2 Plaatvin-lugverkoelde verkoeler
Die strukturele parameters van die plaatvin-lugverkoelde verkoeler is soos volg: die hoogte van die ventilasiedeel is 100 mm, die lengte van die vinne is 240 mm, die spasiëring tussen die vinne is 4 mm, die kop-aan-vloeisnelheid van die verkoelingslug is 8 m/s, en die hittevloeddigtheid is 4,81 W/cm2.Die temperatuurstyging is 45°C, die verkoelingslugdrukverlies is 460 Pa, en die hitte-afvoer per eenheidsvolume is 374 kW/m3.In vergelyking met die geriffelde lugverkoelde verkoeler word die hitte-afvoervermoë per volume-eenheid met 52,7% verhoog, maar die lugdrukverlies is ook groter.
2.3 Skoftand lugverkoelde verkoeler
Om die termiese werkverrigting van die aluminium graaf-tand verkoeler te verstaan, is die vinhoogte 15 mm, die vinlengte is 150 mm, die vindikte is 1 mm, die vinspasiëring is 1 mm, en die verkoelingslug reguit snelheid is 5,4 m/s.'n Skoftand lugverkoelde verkoeler met 'n hittevloeddigtheid van 2,7 W/cm2is aan 'n temperatuurstygingstoets onderwerp.Die toetsresultate toon dat die temperatuur van die verkoeler-kragelement-monteeroppervlak 74.2°C is, die temperatuurstyging van die verkoeler is 44.8K, die verkoelingslugdrukverlies is 460 Pa, en die hitte-afvoer per eenheidsvolume bereik 4570 kW/m3.
3 Gevolgtrekking
Deur bogenoemde toetsresultate kan die volgende gevolgtrekkings gemaak word.
(1) Die verkoelingskapasiteit van die lugverkoelde verkoeler word volgens hoog en laag gesorteer: graaf-tand lugverkoelde verkoeler, plaatvin lugverkoelde verkoeler, geriffelde lugverkoelde verkoeler, en reguit-tand lugverkoelde verkoeler.
(2) Die temperatuurverskil tussen die vinne in die geriffelde lugverkoelde verkoeler en die reguit-tand lugverkoelde verkoeler is relatief groot, wat 'n groot impak op die verkoelingskapasiteit van die verkoeler het.
(3) Die natuurlike lugverkoelde verkoeler het die beste vinspasiëring, wat deur eksperiment of teoretiese berekening verkry kan word.
(4) As gevolg van die sterk verkoelingskapasiteit van die graaftand-lugverkoelde verkoeler, kan dit in elektroniese toerusting met 'n hoë plaaslike hittevloeddigtheid gebruik word.
Bron: Meganiese en Elektriese Ingenieurstegnologie Volume 50 Uitgawe 06
Skrywers: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
Vrywaring
Bogenoemde inhoud kom van publieke inligting op die internet en word slegs vir kommunikasie en leer in die bedryf gebruik.Die artikel is die outeur se onafhanklike mening en verteenwoordig nie die posisie van DONGXU HYDRAULICS nie.Indien daar probleme is met die inhoud van die werk, kopiereg, ens., kontak ons asseblief binne 30 dae na die publikasie van hierdie artikel, en ons sal die relevante inhoud onmiddellik uitvee.
Foshan Nanhai Dongxu Hidrouliese Masjinerie Co., Ltd.het drie filiale:Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd., Guangdong Kaidun Fluid Transmission Co., Ltd., enGuangdong Bokade Radiator Material Co., Ltd.
Die beheermaatskappy vanFoshan Nanhai Dongxu Hidrouliese Masjinerie Co., Ltd.: Ningbo Fenghua No. 3 Hidrouliese Onderdele Factory, ens.
Foshan Nanhai Dongxu Hidrouliese Masjinerie Co., Ltd.
&Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd.
MAIL: Jaemo@fsdxyy.com
WEB: www.dxhydraulics.com
WHATSAPP/SKYPE/TEL/WECHAT: +86 139-2992-3909
VOEG TOE: Fabriekgebou 5, Area C3, Xingguangyuan Industry Base, Yanjiang South Road, Luocunstraat, Nanhai-distrik, Foshan City, Guangdong-provinsie, China 528226
& No. 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu Provinsie, China
Postyd: 27 Maart 2023