apstraktno
U cilju zadovoljavanja zahtjeva za disipacijom topline energetskih elektronskih energetskih uređaja, detaljno je proučavana tehnologija izmjene topline zračno hlađenih radijatora za njihovo hlađenje.Prema konstruktivnim karakteristikama i tehničkim zahtjevima vazdušno hlađenog radijatora za hlađenje energetskog uređaja, vrše se ispitivanja termičkih performansi vazdušno hlađenog radijatora različitih struktura, a za pomoćnu verifikaciju koristi se softver za simulacioni proračun.Konačno, pod istim rezultatima ispitivanja porasta temperature, upoređene su karakteristike vazdušno hlađenih radijatora različite strukture u smislu gubitka pritiska, disipacije toplote po jedinici zapremine i temperaturne uniformnosti montažnih površina energetskih uređaja.Rezultati istraživanja daju referencu za projektovanje sličnih strukturnih zračno hlađenih radijatora.
Ključne riječi:radijator;hlađenje zraka;termičke performanse;gustina toplotnog fluksa
0 Predgovor
Sa naučnim razvojem nauke i tehnologije energetske elektronike, primena energetskih uređaja energetske elektronike je sve veća.Ono što određuje vek trajanja i performanse elektronskih uređaja su performanse samog uređaja i radna temperatura elektronskog uređaja, odnosno kapacitet prenosa toplote radijatora koji služi za odvođenje toplote iz elektronskog uređaja.Trenutno se u energetskoj elektronskoj opremi sa gustinom toplotnog fluksa manjom od 4 W/cm2 koristi većina vazdušno hlađenih sistema za hlađenje.hladnjak.
Zhang Liangjuan i dr.koristio je FloTHERM za izvođenje termičke simulacije vazdušno hlađenih modula, i verifikovao pouzdanost rezultata simulacije sa eksperimentalnim rezultatima ispitivanja, i istovremeno testirao performanse odvođenja toplote različitih hladnih ploča.
Yang Jingshan je odabrao tri tipična zračno hlađena radijatora (odnosno, radijatore s ravnim rebrima, pravokutne kanalne radijatore punjene metalnom pjenom i radijatore s radijalnim rebrima) kao istraživačke objekte i koristio CFD softver za poboljšanje kapaciteta prijenosa topline radijatora.I optimizirajte sveobuhvatne performanse protoka i prijenosa topline.
Wang Changchang i drugi su koristili softver za simulaciju toplotne disipacije FLoTHERM za simulaciju i izračunavanje performansi odvođenja toplote vazdušno hlađenog radijatora, u kombinaciji sa eksperimentalnim podacima za uporednu analizu, i proučavali uticaj parametara kao što su brzina rashladnog vetra, gustina zubaca i visina na performanse odvođenja toplote vazdušno hlađenog radijatora.
Shao Qiang i dr.ukratko analizirao referentnu zapreminu vazduha potrebnu za prinudno vazdušno hlađenje uzimajući za primer pravougaoni rebrasti radijator;na osnovu konstruktivnog oblika radijatora i principa mehanike fluida izvedena je formula za procjenu otpora vjetra kanala za rashladni zrak;u kombinaciji sa kratkom analizom PQ karakteristične krive ventilatora, mogu se brzo dobiti stvarna radna tačka i zapremina ventilacionog vazduha ventilatora.
Pan Shujie je za istraživanje odabrao radijator sa zračnim hlađenjem i ukratko objasnio korake proračuna rasipanje topline, odabira radijatora, proračuna zračnog hlađenja topline i odabira ventilatora u dizajnu odvođenja topline, te je završio jednostavan dizajn zračno hlađenog radijatora.Koristeći ICEPAK softver za termičku simulaciju, Liu Wei et al.proveo je komparativnu analizu dvije metode dizajna smanjenja težine radijatora (povećanje razmaka rebara i smanjenje visine rebra).Ovaj rad predstavlja strukturu i performanse odvođenja topline zračno hlađenih radijatora sa profilom, lopatastim zubima i pločastim perajima.
1 Vazdušno hlađena konstrukcija radijatora
1.1 Uobičajeni zračno hlađeni radijatori
Uobičajeni zračno hlađeni radijator nastaje obradom metala, a rashladni zrak struji kroz radijator kako bi raspršio toplinu elektronskog uređaja u atmosfersko okruženje.Među uobičajenim metalnim materijalima, srebro ima najveću toplotnu provodljivost od 420 W/m*K, ali je skupo;
Toplotna provodljivost bakra je 383 W/m·K, što je relativno blizu nivoa srebra, ali je tehnologija obrade komplikovana, visoka cena i relativno velika težina;
Toplotna provodljivost legure aluminijuma 6063 je 201 W/m·K. Jeftina je, ima dobre karakteristike obrade, laku površinsku obradu i visoku cenu.
Stoga, materijal trenutnih zračno hlađenih radijatora uglavnom koristi ovu aluminijsku leguru.Slika 1 prikazuje dva uobičajena hladnjaka hlađena zrakom.Obično korištene metode obrade radijatora sa zračnim hlađenjem uglavnom uključuju sljedeće:
(1) Izvlačenje i oblikovanje od legure aluminijuma, površina prenosa toplote po jedinici zapremine može doseći oko 300 m2/m3, a metode hlađenja su prirodno hlađenje i hlađenje prisilnom ventilacijom;
(2) Hladnjak i podloga su umetnuti zajedno, a hladnjak i podloga se mogu povezati zakivanjem, vezivanjem epoksidne smole, zavarivanjem lemljenja, lemljenjem i drugim procesima.Osim toga, materijal podloge može biti i legura bakra.Površina prijenosa topline po jedinici volumena može doseći oko 500 m2/m3, a metode hlađenja su prirodno hlađenje i hlađenje prisilnom ventilacijom;
(3) Oblikovanje zubaca lopate, ova vrsta radijatora može eliminirati toplinski otpor između hladnjaka i podloge, udaljenost između hladnjaka može biti manja od 1,0 mm, a površina prijenosa topline po jedinici volumena može doseći oko 2 500 m2/m3.Metoda obrade je prikazana na slici 2, a metoda hlađenja je prisilno hlađenje zrakom.
Slika 1. Uobičajeni hladnjak hlađen zrakom
Slika 2. Metoda obrade vazdušno hlađenog radijatora sa lopatastim zubom
1.2 Vazdušno hlađeni radijator sa pločastim perajima
Vazdušno hlađeni radijator sa pločastim perajima je vrsta vazdušno hlađenog radijatora koji se obrađuje lemljenjem više delova.Uglavnom se sastoji od tri dijela kao što su hladnjak, rebrasta ploča i osnovna ploča.Njegova struktura je prikazana na slici 3. Rashladna rebra mogu imati ravna rebra, valovita rebra, raspoređena rebra i druge strukture.Uzimajući u obzir proces zavarivanja rebara, odabrani su aluminijumski materijali serije 3 za rebra, hladnjake i baze kako bi se osigurala zavarljivost pločastog radijatora sa zračnim hlađenjem.Površina prijenosa topline po jedinici volumena pločastog radijatora sa zračnim hlađenjem može doseći oko 650 m2/m3, a metode hlađenja su prirodno hlađenje i hlađenje prisilnom ventilacijom.
3. Vazdušno hlađeni radijator sa pločastim rebrima
2 Toplinske performanse raznih zračno hlađenih radijatorav
2.1Uobičajeno polovni profilni zračno hlađeni radijatori
2.1.1 Prirodna disipacija topline
Uobičajeni zračno hlađeni radijatori uglavnom hlade elektronske uređaje prirodnim hlađenjem, a njihov učinak odvođenja topline uglavnom ovisi o debljini rebara za rasipanje topline, nagibu rebara, visini rebara i dužini rebara za rasipanje topline. duž pravca strujanja rashladnog vazduha.Za prirodnu disipaciju toplote, što je veća efektivna površina odvođenja toplote, to bolje.Najizravniji način je smanjenje razmaka peraja i povećanje broja peraja, ali je razmak između peraja dovoljno mali da utiče na granični sloj prirodne konvekcije.Jednom kada se granični slojevi susjednih stijenki rebara konvergiraju, brzina zraka između rebara će naglo pasti, a učinak odvođenja topline također će naglo pasti.Kroz simulacijski proračun i test detekciju toplotnih performansi vazdušno hlađenog radijatora, kada je dužina rebra za disipaciju toplote 100 mm i gustina toplotnog fluksa 0,1 W/cm2, efekat disipacije toplote različitih razmaka rebara je prikazan na slici 4. Najbolja udaljenost filma je oko 8,0 mm.Ako se dužina rashladnih rebara poveća, optimalni razmak rebara će postati veći.
Fig.4.Odnos između temperature podloge i razmaka peraja
2.1.2 Prisilno konvekcijsko hlađenje
Konstruktivni parametri valovitog zračno hlađenog radijatora su visina rebra 98 mm, dužina rebra 400 mm, debljina rebra 4 mm, razmak rebara 4 mm i brzina rashladnog zraka 8 m/s.Radijator valovitog zračnog hlađenja s gustinom toplotnog fluksa od 2,38 W/cm2je podvrgnut testu porasta temperature.Rezultati ispitivanja pokazuju da je porast temperature radijatora 45 K, gubitak pritiska rashladnog vazduha 110 Pa, a rasipanje toplote po jedinici zapremine 245 kW/m3.Osim toga, ujednačenost površine za montažu energetske komponente je loša, a njena temperaturna razlika dostiže oko 10 °C.Trenutno, kako bi se riješio ovaj problem, bakrene toplinske cijevi se obično ukopavaju na instalacijsku površinu zračno hlađenog radijatora, tako da se ujednačenost temperature površine ugradnje energetske komponente može značajno poboljšati u smjeru polaganja toplinskih cijevi, a efekat nije očigledan u vertikalnom pravcu.Ako se tehnologija parne komore koristi u podlozi, ukupna ujednačenost temperature površine za montažu energetske komponente može se kontrolisati unutar 3 °C, a porast temperature hladnjaka također se može smanjiti do određene mjere.Ovaj ispitni komad može se smanjiti za oko 3 °C.
Pomoću softvera za proračun termičke simulacije, pod istim vanjskim uvjetima, izveden je simulacijski proračun ravnih zupčastih i valovitih rashladnih rebara, a rezultati su prikazani na slici 5. Temperatura montažne površine energetskog uređaja sa ravnozubnim hlađenjem rebra je 153,5 °C, a rebra za hlađenje je 133,5 °C.Stoga je kapacitet hlađenja valovitog radijatora sa zračnim hlađenjem bolji nego kod radijatora s ravnim zupcima, ali je temperaturna ujednačenost tijela rebara relativno loša, što ima veći utjecaj na performanse hlađenja. radijatora.
Sl.5.Temperaturno polje ravnih i valovitih peraja
2.2 Vazdušno hlađeni radijator sa pločastim perajima
Konstruktivni parametri pločastog radijatora sa vazdušnim hlađenjem su sledeći: visina ventilacionog dela je 100 mm, dužina rebara je 240 mm, razmak između rebara je 4 mm, brzina protoka rashladnog vazduha je 8 m/s, a gustina toplotnog toka je 4,81 W/cm2.Porast temperature je 45°C, gubitak pritiska rashladnog vazduha je 460 Pa, a rasipanje toplote po jedinici zapremine je 374 kW/m3.U poređenju sa valovitim radijatorom sa vazdušnim hlađenjem, kapacitet disipacije toplote po jedinici zapremine je povećan za 52,7%, ali je i gubitak pritiska vazduha veći.
2.3 Zupčasti radijator sa zračnim hlađenjem
Da biste razumjeli termičke performanse aluminijskog radijatora s lopatom, visina rebra je 15 mm, dužina rebra je 150 mm, debljina rebra je 1 mm, razmak između rebara je 1 mm, a rashladni zrak je usmjeren prema naprijed. brzina je 5,4 m/s.Vazdušno hlađeni radijator sa lopatastim zubom sa gustinom toplotnog fluksa od 2,7 W/cm2je podvrgnut testu porasta temperature.Rezultati ispitivanja pokazuju da je temperatura montažne površine radijatora 74,2°C, porast temperature radijatora 44,8K, gubitak pritiska rashladnog zraka 460 Pa, a rasipanje topline po jedinici zapremine dostiže 4570 kW/m3.
3 Zaključak
Na osnovu gore navedenih rezultata ispitivanja, mogu se izvući sljedeći zaključci.
(1) Kapacitet hlađenja vazdušno hlađenog radijatora je sortiran prema visokom i niskom: radijator sa zračnim hlađenjem sa lopatastim zubima, radijator sa zračnim hlađenjem sa pločastim perajima, valoviti radijator sa zračnim hlađenjem i radijator s ravnim zupcima.
(2) Temperaturna razlika između rebara u valovitom zračnom hlađenom radijatoru i radijatoru s ravnim zupcima je relativno velika, što ima veliki utjecaj na kapacitet hlađenja radijatora.
(3) Prirodni zračno hlađeni radijator ima najbolji razmak rebara, koji se može dobiti eksperimentom ili teorijskim proračunom.
(4) Zbog snažnog kapaciteta hlađenja zračno hlađenog radijatora s lopatastim zubom, može se koristiti u elektronskoj opremi s visokom lokalnom gustinom toplotnog fluksa.
Izvor: Tehnologija mašinstva i elektrotehnike, sveska 50, broj 06
Autori: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
odricanje od odgovornosti
Gore navedeni sadržaj dolazi iz javnih informacija na internetu i koristi se samo za komunikaciju i učenje u industriji.Članak je nezavisno mišljenje autora i ne predstavlja stav DONGXU HYDRAULICS.Ako postoje problemi sa sadržajem djela, autorskim pravima itd., kontaktirajte nas u roku od 30 dana od objavljivanja ovog članka, a mi ćemo odmah izbrisati relevantni sadržaj.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.ima tri podružnice:Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd., Guangdong Kaidun Fluid Transmission Co., Ltd., iGuangdong Bokade Radiator Material Co., Ltd.
Holding kompanija ofFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua br. 3 tvornica hidrauličnih dijelova, itd.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.
&Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd.
MAIL: Jaemo@fsdxyy.com
WEB: www.dxhydraulics.com
WHATSAPP/SKYPE/TEL/WECHAT: +86 139-2992-3909
DODAJ: Tvornička zgrada 5, područje C3, industrijska baza Xingguangyuan, južna cesta Yanjiang, ulica Luocun, okrug Nanhai, grad Foshan, provincija Guangdong, Kina 528226
& br. 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu Province, Kina
Vrijeme objave: Mar-27-2023