abstract
Nagtumong sa mga kinahanglanon sa pagwagtang sa kainit sa mga power electronic power device, ang teknolohiya sa pagbinayloay sa kainit sa mga radiator nga gipabugnaw sa hangin alang sa pagpabugnaw niini gitun-an sa giladmon.Sumala sa mga kinaiya sa istruktura ug teknikal nga mga kinahanglanon sa radiator nga gipabugnaw sa hangin alang sa pagpabugnaw sa aparato sa kuryente, ang mga pagsulay sa thermal performance sa radiator nga gipabugnaw sa hangin nga adunay lainlaing mga istruktura gihimo, ug ang software sa pagkalkula sa simulation gigamit alang sa pag-verify sa auxiliary.Sa katapusan, sa ilawom sa parehas nga mga resulta sa pagsulay sa pagtaas sa temperatura, ang mga kinaiya sa mga radiator nga gipabugnaw sa hangin nga adunay lainlaing mga istruktura sa mga termino sa pagkawala sa presyur, pagkabulag sa kainit matag gidaghanon sa yunit, ug pagkaparehas sa temperatura sa mga pag-mount sa mga aparato sa kuryente gitandi.Ang mga resulta sa panukiduki naghatag usa ka pakisayran alang sa laraw sa parehas nga istruktura nga mga radiator nga gipabugnaw sa hangin.
Keyword:radiator;pagpabugnaw sa hangin;thermal performance;Densidad sa init nga flux
0 Pasiuna
Uban sa siyentipikanhong kalamboan sa gahum electronics siyensiya ug teknolohiya, ang paggamit sa gahum electronics gahum mga himan mao ang mas kaylap.Ang nagtino sa kinabuhi sa serbisyo ug pasundayag sa mga elektronik nga aparato mao ang paghimo sa aparato mismo, ug ang temperatura sa pag-operate sa elektronik nga aparato, nga mao, ang kapasidad sa pagbalhin sa kainit sa radiator nga gigamit sa pagwagtang sa kainit gikan sa elektronik nga aparato.Sa pagkakaron, sa gahum sa elektronik nga mga ekipo nga adunay usa ka kainit flux Densidad ubos pa kay sa 4 W/cm2, kadaghanan sa mga air-cooled makapabugnaw nga sistema gigamit.init sink.
Zhang Liangjuan et al.migamit sa FloTHERM sa pagpahigayon sa thermal simulation sa air-cooled modules, ug gipamatud-an ang pagkakasaligan sa mga resulta sa simulation sa mga resulta sa eksperimento nga pagsulay, ug gisulayan ang performance sa heat dissipation sa nagkalain-laing bugnaw nga mga plato sa samang higayon.
Gipili ni Yang Jingshan ang tulo ka tipikal nga air-cooled radiators (nga mao, straight fin radiators, rectangular channel radiators nga puno sa metal foam, ug radial fin radiators) isip research objects, ug migamit sa CFD software aron mapalambo ang heat transfer capacity sa radiators.Ug ma-optimize ang komprehensibo nga pasundayag sa dagan ug pagbalhin sa kainit.
Gigamit ni Wang Changchang ug uban pa ang heat dissipation simulation software nga FLoTHERM aron i-simulate ug kuwentahon ang performance sa heat dissipation sa air-cooled radiator, inubanan sa experimental data alang sa comparative analysis, ug gitun-an ang impluwensya sa mga parameter sama sa cooling wind speed, densidad sa ngipon ug gitas-on sa kainit sa pagwagtang sa performance sa air-cooled radiator.
Shao Qiang ug uban pa.mubo nga pag-analisar sa reference nga gidaghanon sa hangin nga gikinahanglan alang sa pinugos nga pagpabugnaw sa hangin pinaagi sa pagkuha sa usa ka rectangular finned radiator isip usa ka pananglitan;base sa estruktura nga porma sa radiator ug sa mga prinsipyo sa fluid mechanics, ang wind resistance estimation formula sa cooling air duct nakuha;inubanan sa usa ka mubo nga pagtuki sa PQ nga kinaiya nga kurba sa fan, ang aktwal nga punto sa pagtrabaho ug ang gidaghanon sa hangin sa bentilasyon sa fan mahimong dali nga makuha.
Gipili ni Pan Shujie ang radiator nga gipabugnaw sa hangin alang sa panukiduki, ug gipatin-aw sa daklit ang mga lakang sa pagkalkula sa pagkawala sa kainit, pagpili sa radiator, pagkalkula sa pagwagtang sa kainit nga gipabugnaw sa hangin ug pagpili sa fan sa disenyo sa pagwagtang sa kainit, ug nahuman ang yano nga disenyo sa radiator nga gipabugnaw sa hangin.Gamit ang ICEPAK thermal simulation software, Liu Wei et al.nagpahigayon sa usa ka comparative analysis sa duha ka gibug-aton sa pagkunhod sa disenyo nga mga pamaagi alang sa radiators (pagdugang fin spacing ug pagkunhod fin gitas-on).Kini nga papel nagpaila sa istruktura ug kainit nga pagwagtang sa performance sa profile, spade tooth ug plate-fin air-cooled radiators matag usa.
1 Ang istruktura sa radiator nga gipabugnaw sa hangin
1.1 Kasagarang gigamit nga air-cooled radiators
Ang komon nga air-cooled nga radiator naporma pinaagi sa pagproseso sa metal, ug ang makapabugnaw nga hangin moagos sa radiator aron mawala ang kainit sa elektronikong himan ngadto sa atmospera nga palibot.Lakip sa komon nga metal nga mga materyales, ang pilak adunay pinakataas nga thermal conductivity nga 420 W/m*K, apan mahal kini;
Ang thermal conductivity sa tumbaga mao ang 383 W / m· K, nga medyo duol sa lebel sa pilak, apan ang teknolohiya sa pagproseso komplikado, ang gasto taas ug ang gibug-aton medyo bug-at;
Ang thermal conductivity sa 6063 aluminum alloy mao ang 201 W / m · K. Kini barato, adunay maayo nga mga kinaiya sa pagproseso, sayon nga pagtambal sa nawong, ug taas nga gasto sa performance.
Busa, ang materyal sa kasamtangan nga mainstream air-cooled radiators sa kasagaran naggamit niini nga aluminum subong.Gipakita sa Figure 1 ang duha ka sagad nga mga heat sink nga gipabugnaw sa hangin.Ang kasagarang gigamit nga air-cooled nga mga pamaagi sa pagproseso sa radiator kasagaran naglakip sa mosunod:
(1) Ang drowing ug pagporma sa aluminyo nga haluang metal, ang lugar sa pagbalhin sa kainit matag gidaghanon sa yunit mahimong moabot sa mga 300 m2/m3, ug ang mga paagi sa pagpabugnaw mao ang natural nga pagpabugnaw ug pinugos nga pagpabugnaw sa bentilasyon;
(2) Ang heat sink ug ang substrate gisagol, ug ang heat sink ug ang substrate mahimong konektado pinaagi sa riveting, epoxy resin bonding, brazing welding, soldering ug uban pang mga proseso.Dugang pa, ang materyal sa substrate mahimo usab nga tumbaga nga haluang metal.Ang heat transfer area kada unit volume mahimong moabot sa mga 500 m2/m3, ug ang mga pamaagi sa pagpabugnaw kay natural nga pagpabugnaw ug pinugos nga pagpabugnaw sa bentilasyon;
(3) Ang pagporma sa ngipon sa pala, kini nga matang sa radiator makawagtang sa thermal resistance tali sa heat sink ug sa substrate, ang gilay-on tali sa heat sink mahimong ubos sa 1.0 mm, ug ang heat transfer area kada unit nga gidaghanon mahimong moabot sa mga 2 500 m2/m3.Ang pamaagi sa pagproseso gipakita sa Figure 2, ug ang paagi sa pagpabugnaw mao ang pinugos nga pagpabugnaw sa hangin.
Fig. 1. Kasagarang gigamit nga gipabugnaw sa hangin nga heat sink
Fig. 2. Pamaagi sa pagproseso sa pala ngipon nga gipabugnaw sa hangin nga radiator
1.2 Plate-fin nga gipabugnaw sa hangin nga radiator
Ang plate-fin air-cooled radiator kay usa ka klase sa air-cooled radiator nga giproseso pinaagi sa brazing sa daghang parte.Nag-una kini nga gilangkoban sa tulo ka bahin sama sa heat sink, rib plate ug base plate.Ang gambalay niini gipakita sa Figure 3. Ang makapabugnaw nga mga kapay mahimong mosagop sa mga flat fins, corrugated fins, staggered fins ug uban pang mga istruktura.Gikonsiderar ang proseso sa welding sa mga gusok, ang 3 nga serye nga mga materyales sa aluminyo gipili alang sa mga gusok, mga heat sink ug mga base aron masiguro ang pagka-weld sa plate-fin air-cooled radiator.Ang heat transfer area kada unit volume sa plate-fin air-cooled radiator mahimong moabot sa mga 650 m2/m3, ug ang mga paagi sa pagpabugnaw kay natural nga pagpabugnaw ug pinugos nga pagpabugnaw sa bentilasyon.
Fig. 3. Plate-fin nga gipabugnaw sa hangin nga radiator
2 Thermal performance sa lain-laing air-cooled radiatorsv
2.1Kasagaran gigamit nga profile air-cooled radiators
2.1.1 Natural nga pagwagtang sa kainit
Ang kasagarang gigamit nga mga radiator nga gipabugnaw sa hangin nag-una nga nagpabugnaw sa mga elektronik nga aparato pinaagi sa natural nga pagpabugnaw, ug ang ilang kainit nga pagwagtang sa kainit nag-agad sa gibag-on sa mga kapay sa pagkawagtang sa kainit, ang pitch sa mga kapay, ang gitas-on sa mga kapay, ug ang gitas-on sa mga kapay sa pagkabulag sa kainit. subay sa direksyon sa makapabugnaw nga agos sa hangin.Alang sa natural nga pagwagtang sa kainit, mas dako ang epektibo nga lugar sa pagwagtang sa kainit, mas maayo.Ang labing direkta nga paagi mao ang pagpakunhod sa gilay-on sa kapay ug pagdugang sa gidaghanon sa mga kapay, apan ang gintang tali sa mga kapay gamay ra aron makaapekto sa utlanan nga layer sa natural nga convection.Sa higayon nga ang mga lut-od sa utlanan sa kasikbit nga mga bungbong sa palikpik magtapok, ang tulin sa hangin tali sa mga kapay motidlom pag-ayo, ug ang epekto sa pagwagtang sa kainit mokunhod usab pag-ayo.Pinaagi sa simulation kalkulasyon ug pagsulay detection sa thermal performance sa air-cooled radiator, sa diha nga ang kainit pagkawagtang fin gitas-on mao ang 100 mm ug ang kainit flux Densidad mao ang 0.1 W/cm2, ang epekto sa pagwagtang sa kainit sa lainlaing fin spacing gipakita sa Figure 4. Ang labing maayo nga distansya sa pelikula mao ang mga 8.0 mm.Kung ang gitas-on sa makapabugnaw nga mga kapay motaas, ang labing maayo nga gilay-on sa palikpik mahimong mas dako.
Fig.4.Relasyon tali sa temperatura sa substrate ug spacing sa fin
2.1.2 Pinugos nga pagpabugnaw sa convection
Ang structural parameters sa corrugated air-cooled radiator mao ang fin height 98 mm, fin length 400 mm, fin thickness 4 mm, fin spacing 4 mm, ug cooling air head-on velocity 8 m/s.Usa ka corrugated air-cooled radiator nga adunay usa ka heat flux density nga 2.38 W/cm2gipailalom sa pagsulay sa pagtaas sa temperatura.Ang mga resulta sa pagsulay nagpakita nga ang pagtaas sa temperatura sa radiator mao ang 45 K, ang pagkawala sa presyur sa makapabugnaw nga hangin mao ang 110 Pa, ug ang pagkawala sa kainit kada yunit nga gidaghanon mao ang 245 kW/m.3.Dugang pa, ang pagkaparehas sa pag-mounting sa sangkap sa kuryente dili maayo, ug ang kalainan sa temperatura niini moabot sa mga 10 °C.Sa pagkakaron, aron masulbad kini nga problema, ang mga tubo sa kainit nga tumbaga kasagarang gilubong sa ibabaw sa pag-instalar sa radiator nga gipabugnaw sa hangin, aron ang pagkaparehas sa temperatura sa nawong sa pag-instalar sa sangkap sa kuryente mahimong mapauswag sa direksyon sa pagpandong sa init nga tubo, ug ang epekto dili klaro sa bertikal nga direksyon.Kung ang teknolohiya sa vapor chamber gigamit sa substrate, ang kinatibuk-ang pagkaparehas sa temperatura sa pag-mount sa sangkap sa kuryente mahimong kontrolado sa sulod sa 3 °C, ug ang pagtaas sa temperatura sa heat sink mahimo usab nga makunhuran sa usa ka sukod.Kini nga piraso sa pagsulay mahimong makunhuran sa mga 3 °C.
Gamit ang software sa pagkalkula sa thermal simulation, sa ilawom sa parehas nga mga kondisyon sa gawas, ang pagkalkula sa simulation sa tul-id nga ngipon ug mga corrugated cooling fins gihimo, ug ang mga resulta gipakita sa Figure 5. Ang temperatura sa mounting surface sa power device nga adunay straight-tooth cooling kapay kay 153.5 °C, ug kanang sa corrugated cooling fins kay 133.5 °C.Busa, ang makapabugnaw nga kapasidad sa corrugated air-cooled radiator mao ang mas maayo pa kay sa tul-id-ngipon air-cooled radiator, apan ang temperatura pagkaparehas sa fin nga mga lawas sa duha mao ang medyo kabus, nga adunay usa ka mas dako nga epekto sa makapabugnaw performance. sa radiator.
Fig.5.Temperatura nga natad sa tul-id ug corrugated fins
2.2 Plate-fin nga gipabugnaw sa hangin nga radiator
Ang structural nga mga parameter sa plate-fin air-cooled radiator mao ang mga musunud: ang gitas-on sa bentilasyon nga bahin mao ang 100 mm, ang gitas-on sa mga kapay mao ang 240 mm, ang gilay-on tali sa mga fins mao ang 4 mm, ang head-on flow velocity sa makapabugnaw nga hangin mao ang 8 m/s, ug ang kainit flux Densidad mao ang 4.81 W/cm2.Ang pagtaas sa temperatura mao ang 45 ° C, ang pagkawala sa presyur sa makapabugnaw nga hangin mao ang 460 Pa, ug ang pagkawala sa kainit kada yunit nga gidaghanon mao ang 374 kW / m3.Kung itandi sa corrugated air-cooled radiator, ang kapasidad sa pagwagtang sa kainit matag gidaghanon sa yunit nadugangan sa 52.7%, apan ang pagkawala sa presyur sa hangin mas dako usab.
2.3 Pala nga ngipon nga gipabugnaw sa hangin nga radiator
Aron masabtan ang thermal performance sa aluminum shovel-tooth radiator, ang fin height 15 mm, fin length 150 mm, fin gibag-on 1 mm, fin spacing 1 mm, ug ang cooling air head-on. velocity mao ang 5.4 m/s.Usa ka pala-ngipon nga air-cooled nga radiator nga adunay densidad sa init nga flux nga 2.7 W/cm2gipailalom sa pagsulay sa pagtaas sa temperatura.Ang mga resulta sa pagsulay nagpakita nga ang temperatura sa radiator power element mounting surface mao ang 74.2 °C, ang pagtaas sa temperatura sa radiator mao ang 44.8K, ang makapabugnaw nga pagkawala sa presyur sa hangin mao ang 460 Pa, ug ang pagkawala sa kainit kada yunit nga gidaghanon moabot sa 4570 kW/m.3.
3 Konklusyon
Pinaagi sa mga resulta sa pagsulay sa ibabaw, ang mosunod nga mga konklusyon mahimong makuha.
(1) Ang kapasidad sa pagpabugnaw sa radiator nga gipabugnaw sa hangin gihan-ay pinaagi sa taas ug ubos: pala-ngipon nga radiator nga gipabugnaw sa hangin, radiator nga gipabugnaw sa hangin sa plate-fin, radiator nga gipabugnaw sa hangin nga corrugated, ug radiator nga gipabugnaw sa hangin nga straight-toothed.
(2) Ang kalainan sa temperatura tali sa mga kapay sa corrugated air-cooled radiator ug ang straight-toothed air-cooled radiator medyo dako, nga adunay dako nga epekto sa makapabugnaw nga kapasidad sa radiator.
(3) Ang natural nga air-cooled radiator adunay labing maayo nga fin spacing, nga makuha pinaagi sa eksperimento o teoretikal nga pagkalkula.
(4) Tungod sa lig-on nga kapasidad sa pagpabugnaw sa pala-ngipon nga air-cooled radiator, kini mahimong gamiton sa elektronik nga mga ekipo nga adunay taas nga lokal nga heat flux density.
Tinubdan: Mechanical and Electrical Engineering Technology Tomo 50 Isyu 06
Mga awtor: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
disclaimer
Ang naa sa ibabaw nga sulod nagagikan sa publikong impormasyon sa Internet ug gigamit lang para sa komunikasyon ug pagkat-on sa industriya.Ang artikulo kay independente nga opinyon sa tagsulat ug wala magrepresentar sa posisyon sa DONGXU HYDRAULICS.Kung adunay mga problema sa sulud sa trabaho, copyright, ug uban pa, palihug kontaka kami sa sulod sa 30 ka adlaw pagkahuman sa pagmantala niini nga artikulo, ug among papason dayon ang may kalabutan nga sulud.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.adunay tulo ka mga subsidiary:Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd., Guangdong Kaidun Fluid Transmission Co., Ltd., ugGuangdong Bokade Radiator Material Co., Ltd.
Ang naghupot nga kompanya saFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua No. 3 Hydraulic Parts Factory, ug uban pa.
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
ADD: Factory Building 5, Area C3, Xingguangyuan Industry Base, Yanjiang South Road, Luocun Street, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province, China 528226
& No. 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu Province, China
Oras sa pag-post: Mar-27-2023