absztrakt
A teljesítményelektronikai teljesítményeszközök hőleadási követelményeit megcélozva mélyrehatóan tanulmányoztam a léghűtéses radiátorok hűtésére szolgáló hőcserélő technológiáját.Az erősáramú készülékek hűtésére szolgáló léghűtéses radiátor szerkezeti jellemzőinek és műszaki követelményeinek megfelelően a különböző szerkezetű léghűtéses radiátor hőteljesítmény-vizsgálatait elvégzik, a segédellenőrzésre a szimulációs számítási szoftvert használják.Végül azonos hőmérséklet-emelkedési vizsgálati eredmények mellett összehasonlították a különböző szerkezetű léghűtéses radiátorok jellemzőit a nyomásveszteség, az egységnyi térfogatra jutó hőleadás, valamint a teljesítményeszközök rögzítési felületeinek hőmérsékleti egyenletessége tekintetében.A kutatási eredmények referenciaként szolgálnak hasonló szerkezetű léghűtéses radiátorok tervezéséhez.
Kulcsszavak:radiátor;léghűtés;hőteljesítmény;hőáram sűrűsége
0 Előszó
A teljesítményelektronikai tudomány és technológia tudományos fejlődésével a teljesítményelektronikai teljesítményeszközök alkalmazása kiterjedtebbé válik.Az elektronikai eszközök élettartamát és teljesítményét meghatározza magának a készüléknek a teljesítménye, illetve az elektronikai készülék üzemi hőmérséklete, vagyis az elektronikai eszköz hőelvezetésére használt radiátor hőátadó képessége.Jelenleg a 4 W/cm2-nél kisebb hőáram-sűrűségű teljesítményelektronikai berendezésekben a legtöbb léghűtéses hűtőrendszert alkalmazzák.hűtőborda.
Zhang Liangjuan et al.a FloTHERM-et használta léghűtéses modulok hőszimulációjának elvégzésére, valamint kísérleti vizsgálati eredményekkel igazolta a szimulációs eredmények megbízhatóságát, és egyben tesztelte a különböző hideglemezek hőelvezetési teljesítményét.
Yang Jingshan három tipikus léghűtéses radiátort (azaz egyenes bordás radiátorokat, fémhabbal töltött téglalap alakú csatornás radiátorokat és radiális bordás radiátorokat) választott ki kutatási objektumnak, és CFD szoftvert használt a radiátorok hőátadó képességének fokozására.És optimalizálja az áramlás és a hőátadás átfogó teljesítményét.
Wang Changchang és mások a FLoTHERM hőelvezetési szimulációs szoftvert használták a léghűtéses radiátor hőelvezetési teljesítményének szimulálására és kiszámítására, a kísérleti adatokkal kombinálva az összehasonlító elemzéshez, és olyan paraméterek hatását tanulmányozták, mint a hűtő szél sebessége, a fogsűrűség és magasság a léghűtéses radiátor hőleadási teljesítményén.
Shao Qiang et al.röviden elemezte a kényszerhűtéshez szükséges referencia levegőmennyiséget, példaként egy téglalap alakú bordás radiátorra;a radiátor szerkezeti formája és a folyadékmechanikai elvek alapján levezették a hűtőlevegő csatorna szélellenállás-becslési képletét;a ventilátor PQ jelleggörbéjének rövid elemzésével kombinálva gyorsan meghatározható a ventilátor tényleges munkapontja és szellőzőlevegő-mennyisége.
Pan Shujie a léghűtéses radiátort választotta a kutatáshoz, és röviden elmagyarázta a hőleadás számításának, a radiátorválasztásnak, a léghűtéses hőleadás számításának és a ventilátorválasztásnak a lépéseit a hőelvezetési tervezésben, és elkészült az egyszerű léghűtéses radiátor tervezéssel.Az ICEPAK hőszimulációs szoftver segítségével Liu Wei et al.összehasonlító elemzést végzett két radiátorok súlycsökkentési tervezési módszeréről (a bordatávolság növelése és a bordamagasság csökkentése).Ez a cikk bemutatja a profilos, ásófogú és lemezbordás léghűtéses radiátorok szerkezetét és hőelvezetési teljesítményét.
1 Léghűtéses radiátor szerkezet
1.1 Általánosan használt léghűtéses radiátorok
A közös léghűtéses radiátor fémfeldolgozással készül, és a hűtőlevegő a radiátoron keresztül áramlik, hogy az elektronikus eszköz hőjét a légköri környezetbe vezesse.A közönséges fémanyagok közül az ezüstnek van a legnagyobb hővezető képessége, 420 W/m*K, de drága;
A réz hővezető képessége 383 W/m· K, ami viszonylag közel áll az ezüst szintjéhez, de a feldolgozási technológia bonyolult, a költségek magasak és a tömeg viszonylag nehéz;
A 6063 alumíniumötvözet hővezető képessége 201 W/m·K. Olcsó, jó feldolgozási tulajdonságokkal, könnyű felületkezeléssel és magas költséghatékonysággal rendelkezik.
Ezért a jelenlegi főbb léghűtéses radiátorok anyaga általában ezt az alumíniumötvözetet használja.Az 1. ábra két gyakori léghűtéses hűtőbordát mutat.Az általánosan használt léghűtéses radiátoros feldolgozási módszerek főként a következők:
(1) Alumíniumötvözet húzása és alakítása, a térfogategységenkénti hőátadási terület elérheti a 300 m-t2/m3, a hűtési módok pedig a természetes hűtés és a kényszerszellőztetéses hűtés;
(2) A hűtőbordát és az aljzatot egymásba rakják, és a hűtőbordát és az aljzatot össze lehet kötni szegecseléssel, epoxigyanta kötéssel, keményforrasztásos hegesztéssel, forrasztással és egyéb eljárásokkal.Ezenkívül a hordozó anyaga lehet rézötvözet is.A térfogategységenkénti hőátadási terület elérheti az 500 m2/m3 körüli értéket, a hűtési módok pedig a természetes hűtés és a kényszerszellőztetéses hűtés;
(3) Lapátfogak kialakítása, ez a fajta radiátor kiküszöbölheti a hőellenállást a hűtőborda és az aljzat között, a hűtőborda közötti távolság kevesebb lehet, mint 1,0 mm, és a térfogategységenkénti hőátadási terület elérheti a körülbelül 2500 m2/m3.A feldolgozási mód a 2. ábrán látható, a hűtési módszer pedig a léghűtés.
1. ábra Általánosan használt léghűtéses hűtőborda
2. ábra Lapátfogú léghűtéses radiátor feldolgozási módja
1.2 Lemezbordás léghűtéses radiátor
A lemezbordás léghűtéses radiátor egyfajta léghűtéses radiátor, amelyet több rész keményforrasztásával dolgoznak fel.Főleg három részből áll, például hűtőbordából, bordalemezből és alaplemezből.Szerkezete a 3. ábrán látható. A hűtőbordák lapos bordákat, hullámos bordákat, lépcsőzetes bordákat és egyéb szerkezeteket fogadhatnak el.Figyelembe véve a bordák hegesztési folyamatát, a bordákhoz, hűtőbordákhoz és az alapokhoz 3 sorozatú alumínium anyag kerül kiválasztásra, ezzel biztosítva a lemezbordás léghűtéses radiátor hegeszthetőségét.A lemezbordás léghűtéses radiátor térfogategységenkénti hőátadási felülete elérheti a 650 m2/m3 körüli értéket, a hűtési módok pedig a természetes hűtés és a kényszerszellőztetéses hűtés.
3. ábra Lemezbordás léghűtéses radiátor
2 Különféle léghűtéses radiátorok hőteljesítményev
2.1Általában használt profil léghűtéses radiátorok
2.1.1 Természetes hőleadás
Az általánosan használt léghűtéses radiátorok elsősorban az elektronikus eszközöket természetes hűtéssel hűtik, hőleadási teljesítményük főként a hőleadó bordák vastagságától, a bordák osztásától, a bordák magasságától és a hőleadó bordák hosszától függ. a hűtőlevegő áramlási iránya mentén.A természetes hőelvezetéshez minél nagyobb az effektív hőelvezetési terület, annál jobb.A legközvetlenebb módszer az uszonyok távolságának csökkentése és a bordák számának növelése, de az uszonyok közötti rés elég kicsi ahhoz, hogy hatással legyen a természetes konvekció határrétegére.Miután a szomszédos bordafalak határrétegei összefolynak, a légsebesség a bordák között erősen csökken, és a hőleadó hatás is erősen csökken.A léghűtéses radiátor hőteljesítményének szimulációs számításával és próbaérzékelésével, amikor a hőleadó borda hossza 100 mm és a hőáram sűrűsége 0,1 W/cm2, a különböző bordatávolság hőleadó hatását a 4. ábra mutatja. A legjobb filmtávolság kb. 8,0 mm.Ha a hűtőbordák hossza megnő, az optimális bordatávolság nagyobb lesz.
4. ábra.Az aljzat hőmérséklete és a bordatávolság kapcsolata
2.1.2 Kényszerített konvekciós hűtés
A hullámos léghűtéses radiátor szerkezeti paraméterei: borda magassága 98 mm, bordahossz 400 mm, bordavastagság 4 mm, bordatávolság 4 mm, a hűtőlevegő szembefordulási sebessége 8 m/s.2,38 W/cm hőáram sűrűségű hullámos léghűtéses radiátor2hőemelkedési próbának vetették alá.A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a radiátor hőmérséklet-emelkedése 45 K, a hűtőlevegő nyomásvesztesége 110 Pa, az egységnyi térfogatra jutó hőleadás 245 kW/m.3.Ezenkívül az erőelem rögzítési felületének egyenletessége gyenge, hőmérsékletkülönbsége eléri a 10 °C körüli értéket.Jelenleg ennek a problémának a megoldására a réz hőcsöveket általában a léghűtéses radiátor beépítési felületére temetik, így jelentősen javítható a teljesítménykomponens beépítési felületének hőmérsékleti egyenletessége a hőcső fektetési irányában, ill. a hatás függőleges irányban nem nyilvánvaló.Ha az aljzatban gőzkamrás technológiát alkalmaznak, akkor a teljesítménykomponens rögzítési felületének általános hőmérsékleti egyenletessége 3 °C-on belül szabályozható, és a hűtőborda hőmérséklet-emelkedése is csökkenthető bizonyos mértékig.Ez a próbadarab körülbelül 3 °C-kal csökkenthető.
Termikus szimulációs számítási szoftver segítségével, azonos külső feltételek mellett az egyenes fogú és hullámos hűtőbordák szimulációs számítása is megtörténik, az eredményeket az 5. ábra mutatja. Az egyenes fogú hűtésű erőmű rögzítési felületének hőmérséklete a bordák hőmérséklete 153,5 °C, a hullámos hűtőbordáké pedig 133,5 °C.Ezért a hullámos léghűtéses radiátor hűtőteljesítménye jobb, mint az egyenes fogazatú léghűtéses radiátoré, de a két bordatest hőmérsékleti egyenletessége viszonylag gyenge, ami nagyobb hatással van a hűtési teljesítményre. a radiátorról.
5. ábra.Egyenes és hullámos bordák hőmérsékleti mezője
2.2 Lemezbordás léghűtéses radiátor
A lemezbordás léghűtéses radiátor szerkezeti paraméterei a következők: a szellőző rész magassága 100 mm, a bordák hossza 240 mm, a bordák közötti távolság 4 mm, a fejbe áramlási sebesség a hűtőlevegő 8 m/s, a hőáram sűrűsége 4,81 W/cm2.A hőmérséklet-emelkedés 45°C, a hűtőlevegő nyomásvesztesége 460 Pa, az egységnyi térfogatra jutó hőleadás 374 kW/m3.A hullámos léghűtéses radiátorhoz képest az egységnyi térfogatra jutó hőleadás 52,7%-kal nő, de a légnyomásveszteség is nagyobb.
2.3 Lapátfogú léghűtéses radiátor
Az alumínium lapátfogú radiátor hőteljesítményének megértéséhez a borda magassága 15 mm, a borda hossza 150 mm, a borda vastagsága 1 mm, a bordatávolság 1 mm, a hűtőlevegő pedig fejjel. sebessége 5,4 m/s.Lapátfogú léghűtéses radiátor 2,7 W/cm hőáram sűrűséggel2hőemelkedési próbának vetették alá.A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a radiátor teljesítményelemének rögzítési felületének hőmérséklete 74,2°C, a radiátor hőmérséklet-emelkedése 44,8K, a hűtőlevegő nyomásvesztesége 460 Pa, az egységnyi térfogatra jutó hőleadás eléri a 4570 kW/m-t.3.
3 Következtetés
A fenti vizsgálati eredmények alapján a következő következtetések vonhatók le.
(1) A léghűtéses radiátor hűtőteljesítménye nagy és alacsony szerint van csoportosítva: lapátfogú léghűtéses radiátor, lemezbordás léghűtéses radiátor, hullámos léghűtéses radiátor és egyenes fogú léghűtéses radiátor.
(2) A hullámos léghűtéses radiátor és az egyenes fogazatú léghűtéses radiátor bordái közötti hőmérséklet-különbség viszonylag nagy, ami nagy hatással van a radiátor hűtőteljesítményére.
(3) A természetes léghűtéses radiátor rendelkezik a legjobb bordatávolsággal, amelyet kísérlettel vagy elméleti számítással kaphatunk.
(4) A lapátfogú léghűtéses radiátor erős hűtőteljesítménye miatt nagy helyi hőáram-sűrűségű elektronikus berendezésekben használható.
Forrás: Gépész- és Villamosmérnöki technológia 50. évfolyam 06. szám
Szerzők: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
felelősségkizárás
A fenti tartalom az interneten található nyilvános információkból származik, és csak kommunikációra és tanulásra szolgál az iparágban.A cikk a szerző független véleménye, és nem képviseli a DONGXU HYDRAULICS álláspontját.Ha problémák merülnek fel a mű tartalmával, szerzői jogaival stb. kapcsolatban, kérjük, a cikk megjelenésétől számított 30 napon belül lépjen kapcsolatba velünk, és a vonatkozó tartalmat azonnal töröljük.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.három leányvállalata van:Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd., Guangdong Kaidun Fluid Transmission Co., Ltd., ésGuangdong Bokade Radiator Material Co., Ltd.
A holding társaságFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua No. 3 hidraulikus alkatrészek gyárstb.
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
HOZZÁADÁS: 5-ös gyárépület, C3 terület, Xingguangyuan ipari bázis, Yanjiang South Road, Luocun utca, Nanhai körzet, Foshan City, Guangdong tartomány, Kína 528226
& No. 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu tartomány, Kína
Feladás időpontja: 2023. március 27