sažetak
U cilju ispunjavanja zahtjeva za disipacijom topline energetskih elektroničkih energetskih uređaja, detaljno je proučavana tehnologija izmjene topline zrakom hlađenih radijatora za njihovo hlađenje.U skladu sa strukturnim karakteristikama i tehničkim zahtjevima zrakom hlađenog radijatora za hlađenje energetskih uređaja, provode se ispitivanja toplinske učinkovitosti zrakom hlađenog radijatora s različitim strukturama, a softver za proračun simulacije koristi se za pomoćnu provjeru.Na kraju, pod istim rezultatima ispitivanja porasta temperature, uspoređivane su karakteristike zrakom hlađenih radijatora s različitim strukturama u smislu gubitka tlaka, rasipanja topline po jedinici volumena i temperaturne ujednačenosti montažnih površina energetskih uređaja.Rezultati istraživanja daju referencu za projektiranje sličnih konstrukcijskih zrakom hlađenih radijatora.
Ključne riječi:radijator;hlađenje zrakom;toplinska izvedba;gustoća toplinskog toka
0 Predgovor
Sa znanstvenim razvojem znanosti i tehnologije energetske elektronike, primjena energetskih uređaja energetske elektronike sve je opsežnija.Ono što određuje vijek trajanja i performanse elektroničkih uređaja jesu same performanse uređaja, te radna temperatura elektroničkog uređaja, odnosno toplinski kapacitet radijatora koji odvodi toplinu s elektroničkog uređaja.Trenutno se u energetskoj elektroničkoj opremi s gustoćom toplinskog toka manjom od 4 W/cm2 koristi većina rashladnih sustava hlađenih zrakom.rashladno tijelo.
Zhang Liangjuan i sur.upotrijebio je FloTHERM za provedbu toplinske simulacije zrakom hlađenih modula i potvrdio pouzdanost rezultata simulacije s eksperimentalnim rezultatima ispitivanja, te istovremeno testirao performanse rasipanja topline različitih hladnih ploča.
Yang Jingshan odabrao je tri tipična zrakom hlađena radijatora (odnosno radijatore s ravnim rebrima, radijatore s pravokutnim kanalima ispunjene metalnom pjenom i radijatore s radijalnim rebrima) kao objekte istraživanja i koristio je CFD softver za povećanje kapaciteta prijenosa topline radijatora.I optimizirajte opsežne performanse protoka i prijenosa topline.
Wang Changchang i drugi koristili su softver za simulaciju rasipanja topline FLoTHERM kako bi simulirali i izračunali učinak rasipanja topline zrakom hlađenog radijatora, u kombinaciji s eksperimentalnim podacima za komparativnu analizu, i proučavali utjecaj parametara kao što su brzina vjetra hlađenja, gustoća zuba i visine na učinak disipacije topline zrakom hlađenog radijatora.
Shao Qiang i sur.ukratko analizirao referentni volumen zraka potreban za prisilno hlađenje zrakom uzimajući za primjer pravokutni radijator s rebrima;na temelju konstrukcijskog oblika radijatora i principa mehanike fluida izvedena je formula za procjenu otpora vjetra kanala rashladnog zraka;u kombinaciji s kratkom analizom PQ karakteristične krivulje ventilatora, stvarna radna točka i volumen ventilacijskog zraka ventilatora mogu se brzo dobiti.
Pan Shujie je odabrao zrakom hlađeni radijator za istraživanje i ukratko objasnio korake proračuna rasipanja topline, odabira radijatora, proračuna zrakom hlađenog rasipanja topline i odabira ventilatora u dizajnu rasipanja topline, te je dovršio jednostavan dizajn radijatora hlađenog zrakom.Korištenjem softvera za toplinsku simulaciju ICEPAK, Liu Wei et al.proveo je komparativnu analizu dviju metoda dizajna smanjenja težine za radijatore (povećanje razmaka rebara i smanjenje visine rebara).Ovaj rad predstavlja strukturu i performanse disipacije topline zrakom hlađenih radijatora s profilom, lopatom i pločastim rebrom.
1 Struktura hladnjaka hlađenog zrakom
1.1 Često korišteni zrakom hlađeni radijatori
Uobičajeni zrakom hlađeni radijator nastaje obradom metala, a rashladni zrak struji kroz radijator kako bi raspršio toplinu elektroničkog uređaja u atmosfersko okruženje.Među uobičajenim metalnim materijalima, srebro ima najveću toplinsku vodljivost od 420 W/m*K, ali je skupo;
Toplinska vodljivost bakra je 383 W/m · K, što je relativno blizu razine srebra, ali je tehnologija obrade komplicirana, cijena visoka i težina relativno velika;
Toplinska vodljivost aluminijske legure 6063 je 201 W/m·K. Jeftina je, ima dobre karakteristike obrade, laku površinsku obradu i visoku cijenu.
Stoga, materijal trenutnih mainstream zraka hlađenih radijatora općenito koristi ovu aluminijsku slitinu.Slika 1 prikazuje dva uobičajena hladnjaka hlađena zrakom.Uobičajene metode obrade radijatora sa hlađenjem zraka uglavnom uključuju sljedeće:
(1) Izvlačenje i oblikovanje aluminijske legure, područje prijenosa topline po jedinici volumena 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 mogu se spojiti zakivanjem, lijepljenjem epoksidnom smolom, lemljenjem, lemljenjem i drugim postupcima.Osim toga, materijal supstrata također može biti 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 zuba 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.Način obrade prikazan je na slici 2, a način hlađenja je prisilno hlađenje zrakom.
Slika 1. Često korišteni hladnjak hlađen zrakom
Slika 2. Metoda obrade zraka hlađenog hladnjaka s lopatom
1.2 Zrakom hlađeni pločasti radijator
Zrakom hlađeni radijator s pločastim rebrima vrsta je zraka hlađenog radijatora koji se obrađuje lemljenjem više dijelova.Uglavnom se sastoji od tri dijela kao što su hladnjak, rebrasta ploča i osnovna ploča.Njegova struktura prikazana je na slici 3. Rebra za hlađenje mogu imati ravnu rebru, valovitu rebru, raspoređenu rebru i druge strukture.S obzirom na postupak zavarivanja rebara, 3 serije aluminijskih materijala odabrane su za rebra, hladnjake i baze kako bi se osigurala zavarljivost zrakom hlađenog radijatora s pločastim rebrima.Površina prijenosa topline po jedinici volumena pločasto-rebarnog radijatora hlađenog zrakom može doseći oko 650 m2/m3, a metode hlađenja su prirodno hlađenje i hlađenje prisilnom ventilacijom.
Slika 3. Pločasto-rebrasti radijator hlađen zrakom
2 Toplinska svojstva raznih zrakom hlađenih radijatorav
2.1Obično rabljeni profilni radijatori sa zračnim hlađenjem
2.1.1 Prirodno odvođenje topline
Uobičajeno korišteni zrakom hlađeni radijatori uglavnom hlade elektroničke uređaje prirodnim hlađenjem, a njihov učinak odvođenja topline uglavnom ovisi o debljini rebara za odvođenje topline, razmaku rebara, visini rebara i duljini rebara za odvođenje topline. duž smjera strujanja rashladnog zraka.Za prirodno odvođenje topline, što je veće efektivno područje odvođenja topline, to bolje.Najizravniji način je smanjiti razmak peraja i povećati broj peraja, ali je razmak između peraja dovoljno mali da utječe na granični sloj prirodne konvekcije.Nakon što se granični slojevi susjednih stijenki rebara spoje, brzina zraka između rebara naglo će pasti, a učinak rasipanja topline također će naglo pasti.Putem simulacijskog proračuna i testne detekcije toplinske izvedbe zrakom hlađenog radijatora, kada je duljina rebra za disipaciju topline 100 mm i gustoća toplinskog toka 0,1 W/cm2, učinak rasipanja topline različitih razmaka rebara prikazan je na slici 4. Najbolja udaljenost filma je oko 8,0 mm.Ako se duljina rebara za hlađenje poveća, optimalni razmak rebara postat će veći.
sl.4.Odnos između temperature podloge i razmaka rebara
2.1.2 Hlađenje prisilnom konvekcijom
Strukturni parametri valovitog zrakom hlađenog radijatora su visina rebra 98 mm, duljina rebra 400 mm, debljina rebra 4 mm, razmak rebara 4 mm i čeona brzina rashladnog zraka 8 m/s.Valoviti zrakom hlađen radijator s gustoćom toplinskog toka od 2,38 W/cm2je podvrgnut testu porasta temperature.Rezultati ispitivanja pokazuju da je porast temperature radijatora 45 K, gubitak tlaka rashladnog zraka 110 Pa, a rasipanje topline po jedinici volumena 245 kW/m3.Osim toga, ujednačenost montažne površine energetske komponente je loša, a njezina temperaturna razlika doseže oko 10 °C.Trenutačno, da bi se riješio ovaj problem, bakrene toplinske cijevi obično su ukopane na instalacijsku površinu zrakom hlađenog radijatora, tako da se temperaturna ujednačenost instalacijske površine energetske komponente može značajno poboljšati u smjeru polaganja toplinske cijevi, i učinak nije očit u okomitom smjeru.Ako se u podlozi koristi tehnologija parne komore, ukupna ujednačenost temperature površine za ugradnju energetske komponente može se kontrolirati unutar 3 °C, a porast temperature hladnjaka također se može smanjiti do određene mjere.Ovaj ispitni komad može se smanjiti za oko 3 °C.
Korištenjem softvera za proračun toplinske simulacije, pod istim vanjskim uvjetima, provodi se simulacijski proračun ravnog zuba i valovitih rashladnih rebara, a rezultati su prikazani na slici 5. Temperatura montažne površine uređaja za napajanje s hlađenjem ravnim zubima rebara je 153,5 °C, a kod valovitih rashladnih rebara 133,5 °C.Stoga je kapacitet hlađenja valovitog radijatora hlađenog zrakom bolji nego kod radijatora hlađenog zrakom s ravnim zupcima, ali ujednačenost temperature rebrastih tijela oba je relativno loša, što ima veći utjecaj na učinak hlađenja. radijatora.
sl.5.Temperaturno polje ravnih i valovitih rebara
2.2 Zrakom hlađeni pločasti radijator
Strukturni parametri pločasto-rebrastog radijatora sa zračnim hlađenjem su sljedeći: visina ventilacijskog dijela je 100 mm, duljina rebara je 240 mm, razmak između rebara je 4 mm, brzina strujanja rashladnog zraka 8 m/s, a gustoća toplinskog toka 4,81 W/cm2.Porast temperature je 45°C, gubitak tlaka zraka za hlađenje je 460 Pa, a rasipanje topline po jedinici volumena je 374 kW/m3.U usporedbi s valovitim zrakom hlađenim radijatorom, kapacitet disipacije topline po jedinici volumena povećan je za 52,7%, ali je i gubitak tlaka zraka veći.
2.3 Zračno hlađeni radijator sa zubom lopate
Kako bismo razumjeli toplinsku izvedbu aluminijskog radijatora s lopatastim zubima, visina rebra je 15 mm, duljina rebra je 150 mm, debljina rebra je 1 mm, razmak rebara je 1 mm, a rashladni zrak direktno brzina je 5,4 m/s.Zrakom hlađeni radijator s lopatom i gustoćom toplinskog toka od 2,7 W/cm2je podvrgnut testu porasta temperature.Rezultati ispitivanja pokazuju da je temperatura montažne površine elementa snage radijatora 74,2°C, porast temperature radijatora 44,8K, gubitak tlaka rashladnog zraka 460 Pa, a rasipanje topline po jedinici volumena doseže 4570 kW/m3.
3 Zaključak
Na temelju gore navedenih rezultata ispitivanja mogu se izvući sljedeći zaključci.
(1) Kapacitet hlađenja zrakom hlađenog radijatora razvrstan je prema visokom i niskom: zrakom hlađeni radijator s lopatastim zubima, zrakom hlađeni radijator s pločastim rebrima, zrakom hlađen valoviti radijator i zrakom hlađeni radijator s ravnim zupcima.
(2) Temperaturna razlika između rebara u valovitom zrakom hlađenom radijatoru i zrakom hlađenom radijatoru s ravnim zubima je relativno velika, što ima veliki utjecaj na rashladni kapacitet hladnjaka.
(3) Prirodni zrakom hlađeni radijator ima najbolji razmak rebara, koji se može dobiti eksperimentom ili teoretskim proračunom.
(4) Zbog velikog kapaciteta hlađenja zrakom hlađenog radijatora s lopatastim zubima, može se koristiti u elektroničkoj opremi s visokom lokalnom gustoćom toplinskog toka.
Izvor: Tehnologija strojarstva i elektrotehnike, svezak 50, izdanje 06
Autori: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
odricanje
Gornji sadržaj dolazi iz javnih informacija na internetu i koristi se samo za komunikaciju i učenje u industriji.Članak je neovisno mišljenje autora i ne predstavlja stav DONGXU HYDRAULICS.Ukoliko postoje problemi sa sadržajem djela, autorskim pravima i sl., obratite nam se u roku od 30 dana od objave ovog članka, a mi ćemo relevantni sadržaj odmah izbrisati.
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 društvo odFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua br. 3 tvornica hidrauličnih dijelovaitd.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.
iJiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd.
MAIL: Jaemo@fsdxyy.com
WEB: www.dxhydraulics.com
WHATSAPP/SKYPE/TEL/WECHAT: +86 139-2992-3909
DODAJTE: Tvornička zgrada 5, područje C3, industrijska baza Xingguangyuan, južna cesta Yanjiang, ulica Luocun, okrug Nanhai, grad Foshan, provincija Guangdong, Kina 528226
& No. 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu Province, Kina
Vrijeme objave: 27. ožujka 2023