abstrakts
Tiecoties uz jaudas elektronisko barošanas ierīču siltuma izkliedes prasībām, padziļināti pētīta gaisa dzesēšanas radiatoru siltumapmaiņas tehnoloģija to dzesēšanai.Atbilstoši gaisa dzesēšanas radiatora strukturālajiem raksturlielumiem un tehniskajām prasībām jaudas ierīces dzesēšanai tiek veikti dažādu konstrukciju gaisa dzesēšanas radiatora termiskās veiktspējas testi, un papildu verifikācijai tiek izmantota simulācijas aprēķinu programmatūra.Visbeidzot, pie vienādiem temperatūras paaugstināšanas testa rezultātiem tika salīdzināti gaisa dzesēšanas radiatoru ar atšķirīgu struktūru raksturlielumi spiediena zudumu, siltuma izkliedes tilpuma vienībā un jaudas ierīču montāžas virsmu temperatūras viendabīguma izteiksmē.Pētījuma rezultāti sniedz atsauci līdzīgu konstrukcijas gaisa dzesēšanas radiatoru projektēšanai.
Atslēgvārdi:radiators;gaisa dzesēšana;siltuma veiktspēja;siltuma plūsmas blīvums
0 Priekšvārds
Zinātniski attīstoties jaudas elektronikas zinātnei un tehnoloģijai, jaudas elektronikas jaudas ierīču pielietojums ir plašāks.Elektronisko ierīču kalpošanas laiku un veiktspēju nosaka pašas ierīces veiktspēja un elektroniskās ierīces darba temperatūra, tas ir, radiatora siltuma pārneses jauda, ko izmanto, lai izvadītu siltumu no elektroniskās ierīces.Šobrīd jaudas elektroniskajās iekārtās, kuru siltuma plūsmas blīvums ir mazāks par 4 W/cm2, lielākā daļa tiek izmantotas gaisa dzesēšanas dzesēšanas sistēmas.siltuma izlietne.
Džans Liandžuans u.c.izmantoja FloTHERM, lai veiktu ar gaisu dzesējamo moduļu termisko simulāciju, un pārbaudīja simulācijas rezultātu ticamību ar eksperimentālo testu rezultātiem un vienlaikus pārbaudīja dažādu aukstuma plākšņu siltuma izkliedes veiktspēju.
Yang Jingshan kā izpētes objektus izvēlējās trīs tipiskus gaisa dzesēšanas radiatorus (tas ir, taisnstūrveida radiatorus, taisnstūrveida kanālu radiatorus, kas piepildīti ar metāla putām, un radiālos spuru radiatorus) un izmantoja CFD programmatūru, lai uzlabotu radiatoru siltuma pārneses spēju.Un optimizējiet visaptverošu plūsmas un siltuma pārneses veiktspēju.
Wang Changchang un citi izmantoja siltuma izkliedes simulācijas programmatūru FLoTHERM, lai modelētu un aprēķinātu gaisa dzesēšanas radiatora siltuma izkliedes veiktspēju, apvienojot to ar eksperimentālajiem datiem salīdzinošai analīzei, un pētīja tādu parametru ietekmi kā dzesēšanas vēja ātrums, zobu blīvums un augstums uz gaisa dzesēšanas radiatora siltuma izkliedes veiktspēju.
Shao Qiang et al.īsi analizēja piespiedu gaisa dzesēšanai nepieciešamo atsauces gaisa daudzumu, kā piemēru ņemot taisnstūrveida radiatoru;pamatojoties uz radiatora strukturālo formu un šķidruma mehānikas principiem, tika iegūta dzesēšanas gaisa kanāla vēja pretestības novērtējuma formula;apvienojumā ar īsu ventilatora PQ raksturlīknes analīzi var ātri iegūt ventilatora faktisko darba punktu un ventilācijas gaisa daudzumu.
Pan Shujie izpētei izvēlējās gaisa dzesēšanas radiatoru un īsi izskaidroja siltuma izkliedes aprēķināšanas, radiatora izvēles, gaisa dzesēšanas siltuma izkliedes aprēķina un ventilatora izvēles darbības siltuma izkliedes projektēšanā, kā arī pabeidza vienkāršu gaisa dzesēšanas radiatora dizainu.Izmantojot ICEPAK termiskās simulācijas programmatūru, Liu Wei et al.veica divu radiatoru svara samazināšanas projektēšanas metožu salīdzinošu analīzi (spuru atstatuma palielināšana un spuras augstuma samazināšana).Šis raksts iepazīstina ar attiecīgi profila, lāpstas zoba un plāksnīšu gaisa dzesēšanas radiatoru struktūru un siltuma izkliedes veiktspēju.
1 Gaisa dzesēšanas radiatora struktūra
1.1 Parasti izmantotie gaisa dzesēšanas radiatori
Parastais gaisa dzesēšanas radiators tiek veidots, apstrādājot metālu, un dzesēšanas gaiss plūst caur radiatoru, lai elektroniskās ierīces siltumu izkliedētu atmosfēras vidē.No parastajiem metālu materiāliem sudrabam ir visaugstākā siltumvadītspēja 420 W/m*K, taču tas ir dārgs;
Vara siltumvadītspēja ir 383 W/m· K, kas ir salīdzinoši tuvu sudraba līmenim, taču apstrādes tehnoloģija ir sarežģīta, izmaksas ir augstas un svars ir salīdzinoši smags;
6063 alumīnija sakausējuma siltumvadītspēja ir 201 W/m·K. Tas ir lēts, tam ir labas apstrādes īpašības, viegla virsmas apstrāde un augsta izmaksu veiktspēja.
Tāpēc pašreizējo galveno gaisa dzesēšanas radiatoru materiālā parasti tiek izmantots šis alumīnija sakausējums.1. attēlā parādītas divas izplatītas ar gaisu dzesējamas siltuma izlietnes.Parasti izmantotās gaisa dzesēšanas radiatoru apstrādes metodes galvenokārt ietver šādas:
(1) Alumīnija sakausējuma vilkšana un formēšana, siltuma pārneses laukums tilpuma vienībā var sasniegt aptuveni 300 m2/m3, un dzesēšanas metodes ir dabiskā dzesēšana un piespiedu ventilācijas dzesēšana;
(2) Siltuma izlietne un substrāts ir inkrustēti kopā, un siltuma izlietni un pamatni var savienot ar kniedēšanu, epoksīdsveķu savienošanu, lodēšanas metināšanu, lodēšanu un citiem procesiem.Turklāt pamatnes materiāls var būt arī vara sakausējums.Siltuma pārneses laukums uz tilpuma vienību var sasniegt aptuveni 500 m2/m3, un dzesēšanas metodes ir dabiskā dzesēšana un piespiedu ventilācijas dzesēšana;
(3) Veidojot lāpstas zobu, šāda veida radiators var novērst siltuma pretestību starp siltuma izlietni un pamatni, attālums starp radiatoru var būt mazāks par 1,0 mm, un siltuma pārneses laukums tilpuma vienībā var sasniegt aptuveni 2500 m2/m3.Apstrādes metode ir parādīta 2. attēlā, un dzesēšanas metode ir piespiedu gaisa dzesēšana.
1. att. Parasti izmantotā gaisa dzesēšanas siltuma izlietne
2. att. Lāpstas zoba gaisa dzesēšanas radiatora apstrādes metode
1.2 Plākšņu spuras gaisa dzesēšanas radiators
Plākšņu gaisa dzesēšanas radiators ir sava veida gaisa dzesēšanas radiators, ko apstrādā, lodējot vairākas daļas.Tas galvenokārt sastāv no trim daļām, piemēram, siltuma izlietnes, ribu plāksnes un pamatnes.Tās struktūra ir parādīta 3. attēlā. Dzesēšanas spuras var pieņemt plakanas spuras, rievotas spuras, pakāpeniskas spuras un citas struktūras.Ņemot vērā ribu metināšanas procesu, ribām, siltuma izlietnēm un pamatnēm ir izvēlēti 3 sērijas alumīnija materiāli, lai nodrošinātu plākšņu spuras gaisa dzesēšanas radiatora metināmību.Plākšņu gaisa dzesēšanas radiatora siltuma pārneses laukums uz tilpuma vienību var sasniegt aptuveni 650 m2/m3, un dzesēšanas metodes ir dabiskā dzesēšana un piespiedu ventilācijas dzesēšana.
3. att. Plākšņu spuras gaisa dzesēšanas radiators
2 Dažādu gaisa dzesēšanas radiatoru termiskās īpašībasv
2.1Parasti lietoti profila gaisa dzesēšanas radiatori
2.1.1. Dabiskā siltuma izkliede
Parasti izmantotie gaisa dzesēšanas radiatori galvenokārt dzesē elektroniskās ierīces, izmantojot dabisku dzesēšanu, un to siltuma izkliedes veiktspēja galvenokārt ir atkarīga no siltuma izkliedes spuru biezuma, spuru slīpuma, spuru augstuma un siltuma izkliedes spuru garuma. pa dzesēšanas gaisa plūsmas virzienu.Dabiskai siltuma izkliedei, jo lielāka ir efektīvā siltuma izkliedes zona, jo labāk.Tiešākais veids ir samazināt spuru atstatumu un palielināt spuru skaitu, taču atstarpe starp spurām ir pietiekami maza, lai ietekmētu dabiskās konvekcijas robežslāni.Tiklīdz blakus esošo spuru sienu robežslāņi saplūst, gaisa ātrums starp spurām strauji samazināsies, un arī siltuma izkliedes efekts strauji samazināsies.Ar simulācijas aprēķinu un gaisa dzesēšanas radiatora termiskās veiktspējas testa noteikšanu, kad siltuma izkliedes spuras garums ir 100 mm un siltuma plūsmas blīvums ir 0,1 W/cm2, dažādu spuru atstatumu siltuma izkliedes efekts parādīts 4. attēlā. Labākais plēves attālums ir aptuveni 8,0 mm.Ja dzesēšanas spuru garums palielinās, optimālais spuru atstatums kļūs lielāks.
4. att.Pamatnes temperatūras un spuru atstatuma saistība
2.1.2. Piespiedu konvekcijas dzesēšana
Gofrētā gaisa dzesēšanas radiatora konstrukcijas parametri ir spuras augstums 98 mm, spuras garums 400 mm, spuras biezums 4 mm, spuru atstatums 4 mm un dzesēšanas gaisa plūsmas ātrums 8 m/s.Gofrēts gaisa dzesēšanas radiators ar siltuma plūsmas blīvumu 2,38 W/cm2tika veikts temperatūras paaugstināšanās tests.Testa rezultāti liecina, ka radiatora temperatūras paaugstināšanās ir 45 K, dzesēšanas gaisa spiediena zudums ir 110 Pa un siltuma izkliede uz tilpuma vienību ir 245 kW/m.3.Turklāt jaudas komponenta montāžas virsmas vienmērīgums ir vājš, un tās temperatūras starpība sasniedz aptuveni 10 °C.Pašlaik, lai atrisinātu šo problēmu, vara siltuma caurules parasti tiek apraktas uz gaisa dzesēšanas radiatora uzstādīšanas virsmas, lai varētu ievērojami uzlabot jaudas komponentu uzstādīšanas virsmas temperatūras vienmērīgumu siltuma caurules ielikšanas virzienā un efekts nav acīmredzams vertikālā virzienā.Ja substrātā tiek izmantota tvaika kameras tehnoloģija, jaudas komponenta montāžas virsmas kopējo temperatūras vienmērīgumu var kontrolēt 3 °C robežās, kā arī zināmā mērā var samazināt siltuma izlietnes temperatūras paaugstināšanos.Šo testa gabalu var samazināt par aptuveni 3 °C.
Izmantojot termiskās simulācijas aprēķinu programmatūru, pie tādiem pašiem ārējiem apstākļiem tiek veikts taisnzobu un rievoto dzesēšanas ribu simulācijas aprēķins, un rezultāti parādīti 5. attēlā. Strāvas ierīces montāžas virsmas temperatūra ar taisnzobu dzesēšanu. spuras ir 153,5 °C, bet gofrētās dzesēšanas spuras ir 133,5 °C.Tāpēc gofrētā gaisa dzesēšanas radiatora dzesēšanas jauda ir labāka nekā gaisa dzesēšanas radiatoram ar taisniem zobiem, bet abu spuru korpusu temperatūras vienmērība ir salīdzinoši slikta, kas vairāk ietekmē dzesēšanas veiktspēju. no radiatora.
5. att.Taisnu un rievotu spuru temperatūras lauks
2.2 Plākšņu spuras gaisa dzesēšanas radiators
Plākšņu gaisa dzesēšanas radiatora konstrukcijas parametri ir šādi: ventilācijas daļas augstums ir 100 mm, spuru garums ir 240 mm, atstatums starp ribām ir 4 mm, pretplūsmas ātrums dzesēšanas gaisa ātrums ir 8 m/s, un siltuma plūsmas blīvums ir 4,81 W/cm2.Temperatūras paaugstināšanās ir 45°C, dzesēšanas gaisa spiediena zudums ir 460 Pa, un siltuma izkliede uz tilpuma vienību ir 374 kW/m3.Salīdzinot ar gofrēto gaisa dzesēšanas radiatoru, siltuma izkliedes jauda uz tilpuma vienību ir palielināta par 52,7%, bet arī gaisa spiediena zudumi ir lielāki.
2.3 Lāpstas zoba gaisa dzesēšanas radiators
Lai izprastu alumīnija lāpstas zoba radiatora siltuma veiktspēju, spuras augstums ir 15 mm, spuras garums ir 150 mm, spuras biezums ir 1 mm, atstatums starp spurām ir 1 mm un dzesēšanas gaiss ir vērsts uz priekšu. ātrums ir 5,4 m/s.Lāpstas zoba gaisa dzesēšanas radiators ar siltuma plūsmas blīvumu 2,7 W/cm2tika veikts temperatūras paaugstināšanās tests.Testa rezultāti liecina, ka radiatora jaudas elementa montāžas virsmas temperatūra ir 74,2°C, radiatora temperatūras paaugstināšanās ir 44,8K, dzesēšanas gaisa spiediena zudumi ir 460 Pa un siltuma izkliede uz tilpuma vienību sasniedz 4570 kW/m.3.
3 Secinājums
Izmantojot iepriekš minētos testa rezultātus, var izdarīt šādus secinājumus.
(1) Gaisa dzesēšanas radiatora dzesēšanas jauda ir sakārtota pēc lielām un zemām: gaisa dzesēšanas radiators ar lāpstas zobu, gaisa dzesēšanas radiators, rievotais gaisa dzesēšanas radiators un taisnzobu gaisa dzesēšanas radiators.
(2) Temperatūras starpība starp ribām gofrētā gaisa dzesēšanas radiatorā un taisnzobu gaisa dzesēšanas radiatorā ir salīdzinoši liela, un tam ir liela ietekme uz radiatora dzesēšanas jaudu.
(3) Dabīgajam gaisa dzesēšanas radiatoram ir vislabākais atstatums starp spurām, ko var iegūt eksperimentējot vai teorētiski aprēķinot.
(4) Pateicoties lāpstas zoba gaisa dzesēšanas radiatora spēcīgajai dzesēšanas jaudai, to var izmantot elektroniskajās iekārtās ar augstu vietējās siltuma plūsmas blīvumu.
Avots: Mašīnbūves un elektrotehnikas tehnoloģija, 50. sējums, 06. izdevums
Autori: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
atruna
Iepriekš minētais saturs nāk no publiskas informācijas internetā un tiek izmantots tikai saziņai un mācībām nozarē.Raksts ir autora neatkarīgs viedoklis un neatspoguļo DONGXU HYDRAULICS nostāju.Ja rodas problēmas ar darba saturu, autortiesībām utt., lūdzu, sazinieties ar mums 30 dienu laikā pēc šī raksta publicēšanas, un mēs nekavējoties izdzēsīsim attiecīgo saturu.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.ir trīs meitasuzņēmumi:Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd., Guangdong Kaidun Fluid Transmission Co., Ltd., unGuangdong Bokade Radiator Material Co., Ltd.
Kontrolakciju sabiedrībaFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua No. 3 hidraulisko daļu rūpnīcautt.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.
&Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd.
MAIL: Jaemo@fsdxyy.com
Tīmekļa vietne: www.dxhydraulics.com
WHATSAPP/SKYPE/TEL/WECHAT: +86 139-2992-3909
PIEVIENOT: Rūpnīcas ēka 5, apgabals C3, Xingguangyuan rūpniecības bāze, Yanjiang South Road, Luocun iela, Nanhai rajons, Foshan City, Guandunas province, Ķīna 528226
& Nr. 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu Province, Ķīna
Izsūtīšanas laiks: 27.03.2023