abstrakt
Fir d'Hëtztvergëftungsfuerderunge vun elektresche Kraaftapparater ze zielen, ass d'Wärmetaustauschtechnologie vu loftgekillte Heizkierperen fir se ze killen an Déift studéiert.Geméiss de strukturelle Charakteristiken an techneschen Ufuerderunge vum loftgekillte Heizkierper fir d'Kraaftgeräterkillung, ginn d'thermesch Leeschtungstester vum loftgekillte Heizkierper mat verschiddene Strukturen duerchgefouert, an d'Simulatiounsberechnungssoftware gëtt fir Hëllefsverifizéierung benotzt.Schlussendlech, ënner déiselwecht Temperaturerhéijungstestresultater, goufen d'Charakteristike vu loftgekillte Heizkierper mat verschiddene Strukturen am Sënn vum Drockverloscht, Wärmevergëftung pro Eenheetsvolumen, an der Temperaturuniformitéit vu Kraaftapparat Montageflächen verglach.D'Fuerschungsresultater bidden eng Referenz fir den Design vun ähnlechen strukturelle loftgekillte Heizkierperen.
Schlësselwieder:Heizkierper;Loftkühlen;thermesch Leeschtung;Hëtzt Flux Dicht
0 Virwuert
Mat der wëssenschaftlecher Entwécklung vu Kraaftelektronik Wëssenschaft an Technologie ass d'Applikatioun vu Kraaftelektronik Kraaftapparater méi extensiv.Wat d'Liewensdauer an d'Leeschtung vun elektroneschen Apparater bestëmmt ass d'Performance vum Apparat selwer, an d'Betribstemperatur vum elektroneschen Apparat, dat heescht d'Wärmetransferkapazitéit vum Heizkierper benotzt fir d'Hëtzt vum elektroneschen Apparat ze dissipéieren.Am Moment, a Kraaft elektronesch Ausrüstung mat enger Wärmefluxdicht manner wéi 4 W / cm2, ginn déi meescht vun de loftgekillte Killsystemer benotzt.Hëtzt ënnerzegoen.
Zhang Liangjuan et al.benotzt FloTHERM fir thermesch Simulatioun vu loftgekillte Moduler ze maachen, an huet d'Zouverlässegkeet vun de Simulatiounsresultater mat experimentellen Testresultater iwwerpréift, a gläichzäiteg d'Wärmevergëftungsleistung vu verschiddene kale Placke getest.
De Yang Jingshan huet dräi typesch loftgekillte Heizkierper ausgewielt (dat heescht, riichte Fin Heizkierper, rechteckeg Kanal Heizkierper gefëllt mat Metallschaum, a Radial Fin Heizkierper) als Fuerschungsobjekter, a benotzt CFD Software fir d'Wärmetransferkapazitéit vun den Heizkierper ze verbesseren.A optiméiert déi ëmfaassend Leeschtung vum Flow an Wärmetransfer.
Wang Changchang an anerer hunn d'Hëtztvergëftungssimulatiounssoftware FLoTHERM benotzt fir d'Hëtztvergëftungsleistung vum loftgekillte Heizkierper ze simuléieren an ze berechnen, kombinéiert mat den experimentellen Donnéeën fir d'vergläichend Analyse, a studéiert den Afloss vu Parameteren wéi Killwindgeschwindegkeet, Zänndicht an Héicht op der Wärmevergëftungsleistung vum loftgekillte Heizkierper.
Shao Qiang et al.kuerz analyséiert de Referenz Loft Volume néideg fir gezwongen Loft Ofkillung vun engem véiereckege finned Heizkierper als Beispill huelen;baséiert op der strukturell Form vun der Heizkierper an de Prinzipien vun Flëssegket Mechanik, war d'Wandresistenz Schätzung Formel vun kille Loft duct ofgeleet;kombinéiert mat enger kuerzer Analyse vun der PQ charakteristesche Kurve vum Fan, kann den aktuellen Aarbechtspunkt a Belëftungsluftvolumen vum Fan séier kritt ginn.
Pan Shujie huet d'Loftgekillte Heizkierper fir d'Fuerschung gewielt, a kuerz d'Schrëtt vun der Wärmevergëftungsberechnung, d'Heizkierperauswiel, d'Loftgekillte Wärmevergëftungsberechnung an d'Fanauswiel am Wärmevergëftungsdesign erkläert, an den einfachen Loftgekillte Heizkierper Design ofgeschloss.Mat Hëllef vun ICEPAK Thermal Simulatiounssoftware, Liu Wei et al.huet eng komparativ Analyse vun zwou Gewiichtreduktiounsdesignmethoden fir Heizkierper gemaach (Erhéijung vun der Finabstand an d'Reduktioun vun der Fin Héicht).Dëse Pabeier stellt d'Struktur an Hëtzt dissipation Leeschtung vun Profil, spatzen Zännstaang an plate-fin loftgekillte Heizkierper respektiv.
1 Loftgekillte Heizkierperstruktur
1.1 Allgemeng benotzt Loftgekillte Heizkierper
De gemeinsame loftgekillte Heizkierper gëtt duerch Metallveraarbechtung geformt, an d'Kühlluft fléisst duerch den Heizkierper fir d'Hëtzt vum elektroneschen Apparat an d'atmosphäresch Ëmwelt ze verdeelen.Ënner allgemeng Metallmaterialien huet Sëlwer déi héchst thermesch Konduktivitéit vu 420 W / m * K, awer et ass deier;
D'thermesch Konduktivitéit vu Kupfer ass 383 W / m · K, wat relativ no beim Niveau vum Sëlwer ass, awer d'Veraarbechtungstechnologie ass komplizéiert, d'Käschte sinn héich an d'Gewiicht relativ schwéier;
D'thermesch Leitung vun 6063 Al durchgang ass 201 W / m · K. Et ass bëlleg, huet gutt Veraarbechtung Charakteristiken, einfach Uewerfläch Behandlung, an héich Käschten Leeschtung.
Dofir benotzt d'Material vun den aktuellen Mainstream Loftgekillte Heizkierper allgemeng dës Aluminiumlegierung.Figur 1 weist zwee gemeinsam Loft-gekillt Hëtzt ënnerzegoen.Allgemeng benotzt Loftgekillte Heizkierperveraarbechtungsmethoden enthalen haaptsächlech déi folgend:
(1) Aluminiumlegierung Zeechnen a Formen, d'Wärmetransferberäich pro Eenheetvolumen kann ongeféier 300 m erreechen2/m3, an d'Ofkillungsmethoden sinn natierlech Ofkillung a gezwongen Belëftungskillung;
(2) D'Hëtzt ënnerzegoen an de Substrat sinn zesummen inlaid, an der Hëtzt ënnerzegoen an de Substrat kann duerch Nieten, Epoxy Harz Bindung verbonne ginn, brazing Schweess, soldering an aner Prozesser.Zousätzlech kann d'Material vum Substrat och Kupferlegierung sinn.D'Wärmetransferberäich pro Eenheetsvolumen kann ongeféier 500 m2 / m3 erreechen, an d'Kühlmethoden sinn natierlecht Killmëttel a gezwongen Belëftungskillung;
(3) Schaufel Zännbildung, dës Zort Heizkierper kann d'thermesch Resistenz tëscht dem Heizkierper an dem Substrat eliminéieren, d'Distanz tëscht dem Heizkierper kann manner wéi 1,0 mm sinn, an d'Wärmetransferberäich pro Eenheetsvolumen kann ongeféier 2 500 erreechen m2/m3.D'Veraarbechtungsmethod gëtt an der Figur 2 gewisen, an d'Kühlmethod ass gezwongen Loftkühlen.
Fig. 1. Allgemeng benotzt Loft-gekillt Hëtzt ënnerzegoen
Fig. 2. Veraarbechtungsmethod vu Schaufelzänn Loftgekillte Heizkierper
1.2 Plackefin loftgekillte Heizkierper
De Plack-Fin-loftgekillte Heizkierper ass eng Aart vu loftgekillte Heizkierper, dee veraarbecht gëtt duerch d'Loft vu verschiddenen Deeler.Et besteet haaptsächlech aus dräi Deeler wéi Heizkierper, Rippplack a Basisplack.Seng Struktur gëtt an der Figur 3 gewise. D'Kühlflëss kënne flaach Placken, gewellte Placken, verstoppte Placken an aner Strukturen adoptéieren.Wann Dir de Schweessprozess vun de Rippen berücksichtegt, ginn 3-Serie Aluminiummaterialien fir d'Rippen, Wärmebecher a Basen ausgewielt fir d'Schweißbarkeet vum Plack-Fin-loftgekillte Heizkierper ze garantéieren.D'Wärmetransferberäich pro Eenheetsvolumen vum Plack-Fin-loftgekillte Heizkierper kann ongeféier 650 m2 / m3 erreechen, an d'Kühlmethoden sinn natierlecht Killmëttel a gezwongen Belëftungskillung.
Fig. 3. Plate-fin luftgekillte Heizkierper
2 Thermesch Leeschtung vu verschiddene Loftgekillte Heizkierperv
2.1Allgemeng benotzt Profil luftgekillte Heizkierper
2.1.1 Natierlech Hëtzt dissipation
Allgemeng benotzt Loftgekillte Heizkierper killen haaptsächlech elektronesch Geräter duerch natierlech Ofkillung, an hir Wärmevergëftungsleistung hänkt haaptsächlech vun der Dicke vun den Wärmevergëftungsfinnen, dem Pitch vun de Placken, der Héicht vun de Placken, an der Längt vun den Wärmevergëftungsflëss of. laanscht d'Richtung vun kille Loft Flux.Fir natierlech Wärmevergëftung, wat méi grouss ass déi effektiv Wärmevergëftung, desto besser.Deen direktste Wee ass d'Finnenabstand ze reduzéieren an d'Zuel vun de Placken ze erhéijen, awer d'Lück tëscht de Placken ass kleng genuch fir d'Grenzschicht vun der natierlecher Konvektioun ze beaflossen.Wann d'Grenzschichten vun de benachbaren Finsmaueren konvergéieren, fällt d'Loftgeschwindegkeet tëscht de Placken staark erof, an d'Wärmevergëftungseffekt wäert och staark erofgoen.Duerch d'Simulatiounsberechnung an d'Testerkennung vun der thermescher Leeschtung vum loftgekillte Heizkierper, wann d'Wärmevergëftung Fin Längt 100 mm ass an d'Hëtztflux Dicht ass 0,1 W / cm2, D'Wärmevergëftungseffekt vu verschiddene Finabstand gëtt an der Figur 4. Déi bescht Filmdistanz ass ongeféier 8,0 mm.Wann d'Längt vun de Kältekühlen eropgeet, gëtt déi optimal Finabstand méi grouss.
Fig.4.Relatioun tëscht Substrat Temperatur a Fin Abstand
2.1.2 Zwangskonvektiounskjoling
Déi strukturell Parameteren vum gewellte Loftgekillte Heizkierper sinn Fin Héicht 98 mm, Fin Längt 400 mm, Fin Dicke 4 mm, Fin Abstand 4 mm, a Killluft Kappgeschwindegkeet 8 m/s.E gewellte loftgekillte Heizkierper mat enger Wärmefluxdicht vun 2,38 W/cm2gouf un engem Temperaturerhéijungstest ënnerworf.D'Testresultater weisen datt d'Temperaturerhéijung vum Heizkierper 45 K ass, den Drockverloscht vun der Källoft ass 110 Pa, an d'Wärmevergëftung pro Eenheetsvolumen ass 245 kW/m3.Zousätzlech ass d'Uniformitéit vun der Montagefläch vun der Kraaftkomponent schlecht, a seng Temperaturdifferenz erreecht ongeféier 10 °C.Am Moment, fir dëse Problem ze léisen, sinn Kupfer Wärmeleitungen normalerweis op der Installatiounsfläch vum loftgekillte Heizkierper begruewen, sou datt d'Temperaturuniformitéit vun der Installatiounsfläche vun der Kraaftkomponent wesentlech verbessert ka ginn an d'Richtung vun der Wärmeleitung, an den Effet ass net kloer an der vertikaler Richtung.Wann d'Dampkammertechnologie am Substrat benotzt gëtt, kann d'Gesamttemperaturuniformitéit vun der Kraaftkomponentmontagefläche bannent 3 ° C kontrolléiert ginn, an d'Temperaturerhéijung vum Wärmebecher kann och zu engem gewësse Mooss reduzéiert ginn.Dëst Teststéck kann ëm ongeféier 3 °C reduzéiert ginn.
Mat Hëllef vun der thermescher Simulatiounsrechnungssoftware, ënner de selwechte externe Konditiounen, gëtt d'Simulatiounsberechnung vu riichter Zänn a gewellte Kältekühlen ausgefouert, an d'Resultater ginn an der Figur 5. D'Temperatur vun der Montagefläch vum Stroumapparat mat riichter Zännofkillung. Placken ass 153,5 °C, an déi vu gewellte Kältekille ass 133,5 °C.Dofir ass d'Kühlkapazitéit vum gewellte Loftgekillte Heizkierper besser wéi dee vum riichtzännege Loftgekillte Heizkierper, awer d'Temperaturuniformitéit vun de Finskierper vun deenen zwee ass relativ schlecht, wat e méi groussen Impakt op d'Kühlleistung huet. vum Heizkierper.
Fig.5.Temperaturfeld vun riichter a gewellte Placken
2.2 Plackefin loftgekillte Heizkierper
D'Strukturparameter vum Plack-Fin-loftgekillte Heizkierper sinn wéi follegt: d'Héicht vum Belëftungsdeel ass 100 mm, d'Längt vun de Placken ass 240 mm, d'Distanz tëscht de Placken ass 4 mm, d'Head-on Flow Geschwindegkeet vun der Ofkillluft ass 8 m/s, an d'Hëtztfluxdicht ass 4,81 W/cm2.D'Temperaturerhéijung ass 45°C, de Killloftdrockverloscht ass 460 Pa, an d'Wärmevergëftung pro Eenheetsvolumen ass 374 kW/m3.Am Verglach mam gewellte Loftgekillte Heizkierper gëtt d'Wärmevergëftungskapazitéit pro Eenheetvolumen ëm 52,7% erhéicht, awer de Loftdrockverloscht ass och méi grouss.
2.3 Shovel Zännstaang luftkjolt Heizkierper
Fir d'thermesch Leeschtung vum Aluminium Schaufelzänn Heizkierper ze verstoen, ass d'Finn Héicht 15 mm, d'Finnenlängt ass 150 mm, d'Finnendicke ass 1 mm, d'Finnabstand ass 1 mm, an d'Kühlluft frontal. Geschwindegkeet ass 5,4 m/s.E Schaufelzänn Loftgekillte Heizkierper mat enger Hëtztfluxdicht vun 2,7 W/cm2gouf un engem Temperaturerhéijungstest ënnerworf.D'Testresultater weisen datt d'Temperatur vum Heizkierper Kraaftelement Montéierungsfläch 74,2 °C ass, d'Temperatursteigerung vum Heizkierper ass 44,8K, de Killloftdrockverloscht ass 460 Pa, an d'Wärmevergëftung pro Eenheetsvolumen erreecht 4570 kW/m3.
3 Conclusioun
Duerch déi uewe genannte Testresultater kënnen déi folgend Conclusiounen gezunn ginn.
(1) D'Kühlkapazitéit vum Loftgekillte Heizkierper gëtt no héich an niddereg zortéiert: Schaufelzänn Loftgekillte Heizkierper, Platefin-loftgekillte Heizkierper, gewellte Loftgekillte Heizkierper, a riichtzännege Loftgekillte Heizkierper.
(2) Den Temperaturdifferenz tëscht de Placken am gewellte Loftgekillte Heizkierper an dem riichtzännege Loftgekillte Heizkierper ass relativ grouss, wat e groussen Impakt op d'Kühlkapazitéit vum Heizkierper huet.
(3) Den natierleche loftgekillte Heizkierper huet déi bescht Finabstand, déi duerch Experiment oder theoretesch Berechnung kritt ka ginn.
(4) Wéinst der staarker Ofkillungskapazitéit vum Schaufelzänn Loftgekillte Heizkierper kann et an elektronescher Ausrüstung mat héijer lokaler Wärmefluxdicht benotzt ginn.
Source: Mechanical and Electrical Engineering Technology Volume 50 Issue 06
Auteuren: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
Verzichterklärung
Den uewe genannten Inhalt kënnt aus ëffentlecher Informatioun um Internet a gëtt nëmme fir Kommunikatioun a Léieren an der Industrie benotzt.Den Artikel ass dem Auteur seng onofhängeg Meenung a representéiert net d'Positioun vun DONGXU HYDRAULICS.Wann et Problemer mat den Inhalt vun der Aarbecht, Copyright, etc., weg Kontakt eis bannent 30 Deeg vun dësem Artikel publizéiert, a mir wäerten déi relevant Inhalt direkt läschen.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.huet dräi Filialen:Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd., Guangdong Kaidun Fluid Transmission Co., Ltd.,an anGuangdong Bokade Radiator Material Co., Ltd.
D'Holdinggesellschaft vunFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua No 3 Hydraulic Parts Factory, etc.
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
& Nr 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu Province, China
Post Zäit: Mar-27-2023