abstrak
Menyasarkan keperluan pelesapan haba peranti kuasa elektronik kuasa, teknologi pertukaran haba radiator penyejuk udara untuk menyejukkannya telah dikaji secara mendalam.Mengikut ciri-ciri struktur dan keperluan teknikal radiator sejuk udara untuk penyejukan peranti kuasa, ujian prestasi terma radiator sejuk udara dengan struktur berbeza dijalankan, dan perisian pengiraan simulasi digunakan untuk pengesahan tambahan.Akhir sekali, di bawah keputusan ujian kenaikan suhu yang sama, ciri-ciri radiator penyejuk udara dengan struktur berbeza dari segi kehilangan tekanan, pelesapan haba per unit isipadu, dan keseragaman suhu permukaan pelekap peranti kuasa telah dibandingkan.Hasil penyelidikan memberikan rujukan untuk reka bentuk radiator sejukan udara berstruktur yang serupa.
Kata kunci:radiator;penyejukan udara;prestasi terma;ketumpatan fluks haba
0 Mukadimah
Dengan perkembangan saintifik sains dan teknologi elektronik kuasa, aplikasi peranti kuasa elektronik kuasa adalah lebih meluas.Apa yang menentukan hayat perkhidmatan dan prestasi peranti elektronik ialah prestasi peranti itu sendiri, dan suhu operasi peranti elektronik, iaitu kapasiti pemindahan haba radiator yang digunakan untuk menghilangkan haba daripada peranti elektronik.Pada masa ini, dalam peralatan elektronik kuasa dengan ketumpatan fluks haba kurang daripada 4 W/cm2, kebanyakan sistem penyejukan sejukan udara digunakan.sink haba.
Zhang Liangjuan et al.menggunakan FloTHERM untuk menjalankan simulasi terma modul penyejuk udara, dan mengesahkan kebolehpercayaan keputusan simulasi dengan keputusan ujian eksperimen, dan menguji prestasi pelesapan haba pelbagai plat sejuk pada masa yang sama.
Yang Jingshan memilih tiga radiator biasa yang disejukkan udara (iaitu, radiator sirip lurus, radiator saluran segi empat tepat yang diisi dengan buih logam dan radiator sirip jejari) sebagai objek penyelidikan, dan menggunakan perisian CFD untuk meningkatkan kapasiti pemindahan haba radiator.Dan mengoptimumkan prestasi komprehensif aliran dan pemindahan haba.
Wang Changchang dan lain-lain menggunakan perisian simulasi pelesapan haba FLoTHERM untuk mensimulasikan dan mengira prestasi pelesapan haba radiator penyejuk udara, digabungkan dengan data eksperimen untuk analisis perbandingan, dan mengkaji pengaruh parameter seperti kelajuan angin penyejukan, ketumpatan gigi dan ketinggian pada prestasi pelesapan haba radiator yang disejukkan udara.
Shao Qiang et al.menganalisis secara ringkas isipadu udara rujukan yang diperlukan untuk penyejukan udara paksa dengan mengambil radiator bersirip segi empat tepat sebagai contoh;berdasarkan bentuk struktur radiator dan prinsip mekanik bendalir, formula anggaran rintangan angin saluran udara penyejuk telah diperolehi;digabungkan dengan analisis ringkas keluk ciri PQ kipas, titik kerja sebenar dan isipadu udara pengudaraan kipas boleh diperolehi dengan cepat.
Pan Shujie memilih radiator penyejuk udara untuk penyelidikan, dan menerangkan secara ringkas langkah-langkah pengiraan pelesapan haba, pemilihan radiator, pengiraan pelesapan haba sejukan udara dan pemilihan kipas dalam reka bentuk pelesapan haba, dan melengkapkan reka bentuk radiator penyejuk udara yang ringkas.Menggunakan perisian simulasi terma ICEPAK, Liu Wei et al.menjalankan analisis perbandingan dua kaedah reka bentuk pengurangan berat untuk radiator (meningkatkan jarak sirip dan mengurangkan ketinggian sirip).Kertas kerja ini memperkenalkan struktur dan prestasi pelesapan haba profil, gigi spade dan radiator penyejuk udara sirip plat masing-masing.
1 Struktur radiator penyejuk udara
1.1 Radiator penyejuk udara yang biasa digunakan
Radiator penyejuk udara biasa dibentuk oleh pemprosesan logam, dan udara penyejuk mengalir melalui radiator untuk menghilangkan haba peranti elektronik ke persekitaran atmosfera.Antara bahan logam biasa, perak mempunyai kekonduksian terma tertinggi 420 W/m*K, tetapi ia mahal;
Kekonduksian haba kuprum ialah 383 W/m· K, yang agak hampir dengan tahap perak, tetapi teknologi pemprosesannya rumit, kosnya tinggi dan beratnya agak berat;
Kekonduksian terma aloi aluminium 6063 ialah 201 W/m· K. Ia murah, mempunyai ciri pemprosesan yang baik, rawatan permukaan yang mudah, dan prestasi kos yang tinggi.
Oleh itu, bahan radiator penyejuk udara arus perdana biasanya menggunakan aloi aluminium ini.Rajah 1 menunjukkan dua sinki haba biasa yang disejukkan udara.Kaedah pemprosesan radiator penyejuk udara yang biasa digunakan terutamanya termasuk yang berikut:
(1) Lukisan dan pembentukan aloi aluminium, kawasan pemindahan haba per unit isipadu boleh mencapai kira-kira 300 m2/m3, dan kaedah penyejukan adalah penyejukan semula jadi dan penyejukan pengudaraan paksa;
(2) Sinki haba dan substrat bertatahkan bersama, dan sink haba dan substrat boleh disambungkan dengan memukau, ikatan resin epoksi, kimpalan pateri, pematerian dan proses lain.Di samping itu, bahan substrat juga boleh menjadi aloi tembaga.Kawasan pemindahan haba per unit isipadu boleh mencapai kira-kira 500 m2/m3, dan kaedah penyejukan adalah penyejukan semula jadi dan penyejukan pengudaraan paksa;
(3) Pembentukan gigi penyodok, radiator jenis ini boleh menghilangkan rintangan haba antara sink haba dan substrat, jarak antara sink haba boleh kurang daripada 1.0 mm, dan kawasan pemindahan haba per unit volum boleh mencapai kira-kira 2 500 m2/m3.Kaedah pemprosesan ditunjukkan dalam Rajah 2, dan kaedah penyejukan adalah penyejukan udara paksa.
Rajah 1. Sinki haba penyejuk udara yang biasa digunakan
Rajah 2. Kaedah pemprosesan radiator penyejuk udara gigi spade
1.2 Radiator sejukan udara sirip plat
Radiator sejukan udara sirip plat ialah sejenis radiator sejukan udara yang diproses dengan pematerian berbilang bahagian.Ia terutamanya terdiri daripada tiga bahagian seperti sink haba, plat rusuk dan plat asas.Strukturnya ditunjukkan dalam Rajah 3. Sirip penyejuk boleh menggunakan sirip rata, sirip beralun, sirip berperingkat dan struktur lain.Memandangkan proses kimpalan rusuk, bahan aluminium 3 siri dipilih untuk rusuk, sink haba dan tapak bagi memastikan kebolehkimpalan radiator sejukan udara sirip plat.Kawasan pemindahan haba per unit isipadu radiator sejukan udara sirip plat boleh mencapai kira-kira 650 m2/m3, dan kaedah penyejukan adalah penyejukan semula jadi dan penyejukan pengudaraan paksa.
Rajah 3. Radiator sejukan udara sirip plat
2 Prestasi terma pelbagai radiator penyejuk udarav
2.1Lazimnya radiator penyejuk udara profil terpakai
2.1.1 Pelesapan haba semulajadi
Radiator penyejuk udara yang biasa digunakan terutamanya menyejukkan peranti elektronik dengan penyejukan semula jadi, dan prestasi pelesapan haba mereka bergantung terutamanya pada ketebalan sirip pelesapan haba, padang sirip, ketinggian sirip, dan panjang sirip pelesapan haba. sepanjang arah aliran udara penyejukan.Untuk pelesapan haba semulajadi, lebih besar kawasan pelesapan haba yang berkesan, lebih baik.Cara paling langsung ialah mengurangkan jarak sirip dan menambah bilangan sirip, tetapi jurang antara sirip cukup kecil untuk menjejaskan lapisan sempadan perolakan semula jadi.Sebaik sahaja lapisan sempadan dinding sirip bersebelahan menumpu, halaju udara antara sirip akan turun dengan mendadak, dan kesan pelesapan haba juga akan turun dengan mendadak.Melalui pengiraan simulasi dan pengesanan ujian prestasi terma radiator penyejuk udara, apabila panjang sirip pelesapan haba ialah 100 mm dan ketumpatan fluks haba ialah 0.1 W/cm2, kesan pelesapan haba bagi jarak sirip yang berbeza ditunjukkan dalam Rajah 4. Jarak filem terbaik ialah kira-kira 8.0 mm.Jika panjang sirip penyejuk bertambah, jarak sirip yang optimum akan menjadi lebih besar.
Rajah.4.Hubungan antara suhu substrat dan jarak sirip
2.1.2 Penyejukan perolakan paksa
Parameter struktur radiator sejukan udara beralun ialah ketinggian sirip 98 mm, panjang sirip 400 mm, ketebalan sirip 4 mm, jarak sirip 4 mm, dan halaju kepala-on udara penyejuk 8 m/s.Radiator sejukan udara beralun dengan ketumpatan fluks haba 2.38 W/cm2telah menjalani ujian kenaikan suhu.Keputusan ujian menunjukkan bahawa kenaikan suhu radiator ialah 45 K, kehilangan tekanan udara penyejuk ialah 110 Pa, dan pelesapan haba per unit isipadu ialah 245 kW/m3.Di samping itu, keseragaman permukaan pelekap komponen kuasa adalah lemah, dan perbezaan suhunya mencapai kira-kira 10 °C.Pada masa ini, untuk menyelesaikan masalah ini, paip haba tembaga biasanya ditanam pada permukaan pemasangan radiator yang disejukkan udara, supaya keseragaman suhu permukaan pemasangan komponen kuasa dapat ditingkatkan dengan ketara ke arah peletakan paip haba, dan kesannya tidak jelas dalam arah menegak.Jika teknologi ruang wap digunakan dalam substrat, keseragaman suhu keseluruhan permukaan pelekap komponen kuasa boleh dikawal dalam 3 °C, dan kenaikan suhu sink haba juga boleh dikurangkan ke tahap tertentu.Sekeping ujian ini boleh dikurangkan kira-kira 3 °C.
Menggunakan perisian pengiraan simulasi terma, di bawah keadaan luaran yang sama, pengiraan simulasi gigi lurus dan sirip penyejuk beralun dijalankan, dan hasilnya ditunjukkan dalam Rajah 5. Suhu permukaan pelekap peranti kuasa dengan penyejukan gigi lurus sirip ialah 153.5 °C, dan sirip penyejuk beralun ialah 133.5 °C.Oleh itu, kapasiti penyejukan radiator penyejuk udara beralun adalah lebih baik daripada radiator penyejuk udara bergigi lurus, tetapi keseragaman suhu badan sirip kedua-duanya agak lemah, yang mempunyai kesan yang lebih besar terhadap prestasi penyejukan. daripada radiator.
Rajah.5.Medan suhu sirip lurus dan beralun
2.2 Radiator sejukan udara sirip plat
Parameter struktur radiator penyejuk udara sirip plat adalah seperti berikut: ketinggian bahagian pengudaraan ialah 100 mm, panjang sirip ialah 240 mm, jarak antara sirip ialah 4 mm, halaju aliran head-on daripada udara penyejuk ialah 8 m/s, dan ketumpatan fluks haba ialah 4.81 W/cm2.Kenaikan suhu ialah 45°C, kehilangan tekanan udara penyejuk ialah 460 Pa, dan pelesapan haba per unit isipadu ialah 374 kW/m3.Berbanding dengan radiator penyejuk udara beralun, kapasiti pelesapan haba per unit isipadu meningkat sebanyak 52.7%, tetapi kehilangan tekanan udara juga lebih besar.
2.3 Radiator penyejuk udara gigi penyodok
Untuk memahami prestasi terma radiator gigi penyodok aluminium, ketinggian sirip ialah 15 mm, panjang sirip ialah 150 mm, ketebalan sirip ialah 1 mm, jarak sirip ialah 1 mm, dan udara penyejuk di hadapan. halaju ialah 5.4 m/s.Radiator penyejuk udara bergigi penyodok dengan ketumpatan fluks haba 2.7 W/cm2telah menjalani ujian kenaikan suhu.Keputusan ujian menunjukkan bahawa suhu permukaan pelekap elemen kuasa radiator ialah 74.2°C, kenaikan suhu radiator ialah 44.8K, kehilangan tekanan udara penyejuk ialah 460 Pa, dan pelesapan haba per unit isipadu mencapai 4570 kW/m3.
3 Kesimpulan
Melalui keputusan ujian di atas, kesimpulan berikut boleh dibuat.
(1) Kapasiti penyejukan radiator penyejuk udara diisih mengikut tinggi dan rendah: radiator penyejuk udara bergigi penyodok, radiator penyejuk udara sirip plat, radiator penyejuk udara beralun dan radiator penyejuk udara bergigi lurus.
(2) Perbezaan suhu antara sirip dalam radiator penyejuk udara beralun dan radiator penyejuk udara bergigi lurus adalah agak besar, yang mempunyai kesan yang besar terhadap kapasiti penyejukan radiator.
(3) Radiator penyejuk udara semula jadi mempunyai jarak sirip terbaik, yang boleh diperoleh melalui pengiraan eksperimen atau teori.
(4) Oleh kerana kapasiti penyejukan yang kuat dari radiator penyejuk udara spade-gigi, ia boleh digunakan dalam peralatan elektronik dengan ketumpatan fluks haba tempatan yang tinggi.
Sumber: Teknologi Kejuruteraan Mekanikal dan Elektrik Jilid 50 Isu 06
Pengarang: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
penafian
Kandungan di atas datang daripada maklumat awam di Internet dan hanya digunakan untuk komunikasi dan pembelajaran dalam industri.Artikel tersebut adalah pendapat bebas penulis dan tidak mewakili kedudukan DONGXU HYDRAULICS.Jika terdapat masalah dengan kandungan karya, hak cipta, dsb., sila hubungi kami dalam tempoh 30 hari selepas menerbitkan artikel ini, dan kami akan memadamkan kandungan yang berkaitan dengan serta-merta.
Foshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.mempunyai tiga anak syarikat:Jiangsu Helike Fluid Technology Co., Ltd., Guangdong Kaidun Fluid Transmission Co., Ltd., danGuangdong Bokade Radiator Material Co., Ltd.
Syarikat induk bagiFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua No. 3 Kilang Bahagian Hidraulik, dan lain-lain.
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
TAMBAH: Bangunan Kilang 5, Kawasan C3, Pangkalan Industri Xingguangyuan, Jalan Selatan Yanjiang, Jalan Luocun, Daerah Nanhai, Bandar Foshan, Wilayah Guangdong, China 528226
& No. 7 Xingye Road, Zhuxi Industrial Concentration Zone, Zhoutie Town, Yixing City, Jiangsu Province, China
Masa siaran: Mac-27-2023