प्राविधिक समाचार｜पावर इलेक्ट्रोनिक्स उपकरणहरूको लागि एयर-कूल्ड रेडिएटरको ताप विनिमय प्रविधिमा अनुसन्धान

 सार

पावर इलेक्ट्रोनिक पावर यन्त्रहरूको गर्मी खपत आवश्यकताहरूमा लक्ष्य राख्दै, तिनीहरूलाई चिसो पार्न एयर-कूल्ड रेडिएटरहरूको ताप विनिमय प्रविधिको गहिराइमा अध्ययन गरिएको छ।संरचनात्मक विशेषताहरू र पावर उपकरण कूलिंगको लागि एयर-कूल्ड रेडिएटरको प्राविधिक आवश्यकताहरू अनुसार, विभिन्न संरचनाहरू भएको एयर-कूल्ड रेडिएटरको थर्मल प्रदर्शन परीक्षणहरू गरिन्छ, र सिमुलेशन गणना सफ्टवेयर सहायक प्रमाणीकरणको लागि प्रयोग गरिन्छ।अन्तमा, एउटै तापक्रम वृद्धि परीक्षण परिणामहरू अन्तर्गत, दबाब घटाउने सन्दर्भमा विभिन्न संरचनाहरू भएका एयर-कूल्ड रेडिएटरहरूको विशेषताहरू, प्रति एकाइ भोल्युम तापको अपव्यय, र पावर उपकरण माउन्टिंग सतहहरूको तापक्रम एकरूपता तुलना गरियो।अनुसन्धान परिणामहरूले समान संरचनात्मक एयर-कूल्ड रेडिएटरहरूको डिजाइनको लागि सन्दर्भ प्रदान गर्दछ।

कीवर्डहरू:रेडिएटर;हावा कूलिंग;थर्मल प्रदर्शन;गर्मी प्रवाह घनत्व 

० प्रस्तावना

पावर इलेक्ट्रोनिक्स विज्ञान र प्रविधिको वैज्ञानिक विकासको साथ, पावर इलेक्ट्रोनिक्स पावर उपकरणहरूको आवेदन अधिक व्यापक छ।इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको सेवा जीवन र कार्यसम्पादन निर्धारण गर्ने कुरा भनेको यन्त्रको कार्यसम्पादन हो, र इलेक्ट्रोनिक उपकरणको सञ्चालन तापक्रम, त्यो हो, इलेक्ट्रोनिक उपकरणबाट तातो हटाउन प्रयोग गरिने रेडिएटरको ताप स्थानान्तरण क्षमता।वर्तमानमा, 4 W/cm2 भन्दा कम ताप प्रवाह घनत्व भएका विद्युतीय उपकरणहरूमा, धेरैजसो एयर-कूल्ड कूलिङ प्रणालीहरू प्रयोग गरिन्छ।गर्मी सिंक।

Zhang Liangjuan et al।एयर-कूल्ड मोड्युलहरूको थर्मल सिमुलेशन सञ्चालन गर्न FloTHERM प्रयोग गर्‍यो, र प्रयोगात्मक परीक्षण परिणामहरूको साथ सिमुलेशन परिणामहरूको विश्वसनीयता प्रमाणित गर्‍यो, र एकै समयमा विभिन्न चिसो प्लेटहरूको ताप अपव्यय कार्यसम्पादन परीक्षण गर्‍यो।

याङ जिङशानले तीनवटा विशिष्ट एयर-कूल्ड रेडिएटरहरू (अर्थात, धातुको फोमले भरिएको आयताकार च्यानल रेडिएटरहरू, र रेडियल फिन रेडिएटरहरू) अनुसन्धान वस्तुहरूको रूपमा चयन गरे, र रेडिएटरहरूको ताप स्थानान्तरण क्षमता बढाउन CFD सफ्टवेयर प्रयोग गरे।र प्रवाह र गर्मी स्थानान्तरण को व्यापक प्रदर्शन अनुकूलन।

वाङ चाङचाङ र अन्यले हावा कूल्ड रेडिएटरको तातो अपव्यय कार्यसम्पादनको नक्कल गर्न र गणना गर्नको लागि तातो अपव्यय सिमुलेशन सफ्टवेयर FLOTHERM प्रयोग गरे, तुलनात्मक विश्लेषणको लागि प्रयोगात्मक डेटासँग मिलाएर, र चिसो हावाको गति, दाँतको घनत्व जस्ता मापदण्डहरूको प्रभावको अध्ययन गरे। एयर-कूल्ड रेडिएटरको तातो अपव्यय प्रदर्शनमा उचाइ।

शाओ छियाङ एट अल।उदाहरणको रूपमा आयताकार फिनन्ड रेडिएटर लिएर जबरजस्ती वायु कूलिंगको लागि आवश्यक सन्दर्भ वायुको मात्रालाई संक्षिप्त रूपमा विश्लेषण गरियो;रेडिएटरको संरचनात्मक रूप र तरल मेकानिक्सका सिद्धान्तहरूमा आधारित, शीतल वायु नलीको हावा प्रतिरोध अनुमान सूत्र निकालिएको थियो;प्रशंसकको PQ विशेषता वक्रको संक्षिप्त विश्लेषणको साथ संयुक्त, वास्तविक कार्य बिन्दु र प्रशंसकको भेन्टिलेसन हावाको मात्रा छिट्टै प्राप्त गर्न सकिन्छ।

पान शुजीले अनुसन्धानको लागि एयर-कूल्ड रेडिएटर छनोट गरे, र तातो अपव्यय गणना, रेडिएटर चयन, एयर-कूल्ड तातो अपव्यय गणना र ताप अपव्यय डिजाइनमा फ्यान चयनका चरणहरू संक्षिप्त रूपमा वर्णन गरे, र साधारण एयर-कूल्ड रेडिएटर डिजाइन पूरा गरे।ICEPAK थर्मल सिमुलेशन सफ्टवेयर प्रयोग गर्दै, Liu Wei et al।रेडिएटरहरूको लागि दुईवटा वजन घटाउने डिजाइन विधिहरूको तुलनात्मक विश्लेषण (फिन स्पेसिङ बढाउने र फिन उचाइ घटाउने)।यस पेपरले प्रोफाइल, स्पेड टुथ र प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटरहरूको संरचना र गर्मी अपव्यय प्रदर्शन क्रमशः परिचय गराउँछ।

1 एयर-कूल्ड रेडिएटर संरचना

1.1 सामान्यतया प्रयोग हुने एयर-कूल्ड रेडिएटरहरू

साधारण एयर-कूल्ड रेडिएटर धातु प्रशोधन द्वारा बनाइन्छ, र शीतल हावा रेडिएटर मार्फत वायुमण्डलीय वातावरणमा इलेक्ट्रोनिक उपकरणको ताप फैलन्छ।सामान्य धातु सामग्रीहरू मध्ये, चाँदीको उच्चतम थर्मल चालकता 420 W/m*K छ, तर यो महँगो छ;

तामाको थर्मल चालकता 383 W/m· K छ, जुन चाँदीको स्तरको तुलनात्मक रूपमा नजिक छ, तर प्रशोधन प्रविधि जटिल छ, लागत उच्च छ र वजन अपेक्षाकृत भारी छ;

6063 एल्युमिनियम मिश्र धातुको थर्मल चालकता 201 W/m· K छ। यो सस्तो छ, राम्रो प्रशोधन विशेषताहरू, सजिलो सतह उपचार, र उच्च लागत प्रदर्शन छ।

त्यसकारण, हालको मुख्यधारा एयर-कूल्ड रेडिएटरहरूको सामग्रीले सामान्यतया यो एल्युमिनियम मिश्र धातु प्रयोग गर्दछ।चित्र 1 ले दुई साझा एयर-कूल्ड ताप सिङ्कहरू देखाउँछ।सामान्यतया प्रयोग हुने एयर-कूल्ड रेडिएटर प्रशोधन विधिहरूमा मुख्य रूपमा निम्न समावेश छन्:

(1) एल्युमिनियम मिश्र धातु रेखाचित्र र गठन, गर्मी स्थानान्तरण क्षेत्र प्रति एकाइ भोल्युम लगभग 300 मिटर पुग्न सक्छ²/m³, र शीतलन विधिहरू प्राकृतिक शीतलन र जबरजस्ती भेन्टिलेशन कूलिंग हुन्;

(२) तातो सिङ्क र सब्सट्रेट एकसाथ जोडिएका छन्, र तातो सिङ्क र सब्सट्रेटलाई रिभेटिङ्, इपोक्सी रेसिन बन्डिङ, ब्रेजिङ वेल्डिङ, सोल्डरिङ र अन्य प्रक्रियाहरूद्वारा जोड्न सकिन्छ।यसको अतिरिक्त, सब्सट्रेट को सामाग्री पनि तामा मिश्र धातु हुन सक्छ।तातो स्थानान्तरण क्षेत्र प्रति एकाइ भोल्युम लगभग 500 m2/m3 पुग्न सक्छ, र शीतलन विधिहरू प्राकृतिक शीतलन र जबरजस्ती वेंटिलेशन कूलिंग हुन्;

(3) फावडा दाँत बनाउने, यस प्रकारको रेडिएटरले तातो सिंक र सब्सट्रेट बीचको थर्मल प्रतिरोधलाई हटाउन सक्छ, तातो सिङ्क बीचको दूरी 1.0 मिमी भन्दा कम हुन सक्छ, र प्रति इकाई भोल्युम ताप स्थानान्तरण क्षेत्र लगभग 2 500 पुग्न सक्छ। m²/m³।प्रशोधन विधि चित्र 2 मा देखाइएको छ, र कूलिंग विधि जबरजस्ती वायु कूलिंग हो।

चित्र १. सामान्यतया प्रयोग हुने एयर कूल्ड तातो सिङ्क

चित्र 2. फावडा दाँत एयर-कूल्ड रेडिएटरको प्रशोधन विधि

१.२ प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटर

प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटर एक प्रकारको एयर-कूल्ड रेडिएटर हो जुन धेरै भागहरू ब्रेजिङ गरेर प्रशोधन गरिन्छ।यो मुख्यतया तातो सिंक, रिब प्लेट र बेस प्लेट जस्ता तीन भागहरू मिलेर बनेको हुन्छ।यसको संरचना चित्र ३ मा देखाइएको छ। कूलिङ फिनले फ्ल्याट फिन्स, कोरुगेटेड फिन्स, स्ट्याग्गेड फिन्स र अन्य संरचनाहरू अपनाउन सक्छ।रिबको वेल्डिङ प्रक्रियालाई ध्यानमा राख्दै, प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटरको वेल्डेबिलिटी सुनिश्चित गर्न रिबहरू, तातो सिङ्कहरू र आधारहरूका लागि 3 श्रृंखला एल्युमिनियम सामग्रीहरू चयन गरिन्छ।प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटरको प्रति एकाइ भोल्युम ताप स्थानान्तरण क्षेत्र लगभग 650 m2/m3 पुग्न सक्छ, र कूलिंग विधिहरू प्राकृतिक चिसो र जबरजस्ती भेन्टिलेशन कूलिंग हुन्।

चित्र 3. प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटर

2 विभिन्न एयर-कूल्ड रेडिएटरहरूको थर्मल प्रदर्शन

२.१सामान्यतः प्रोफाइल एयर कूल्ड रेडिएटरहरू प्रयोग गरियो

2.1.1 प्राकृतिक गर्मी अपव्यय

सामान्यतया प्रयोग हुने एयर-कूल्ड रेडिएटरहरू मुख्यतया प्राकृतिक शीतलनद्वारा इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू चिसो हुन्छन्, र तिनीहरूको तातो अपव्यय प्रदर्शन मुख्यतया तातो अपव्यय फिनको मोटाई, पखेटाको पिच, पखेटाको उचाइ, र तातो अपव्यय फिनको लम्बाइमा निर्भर गर्दछ। चिसो हावा प्रवाह को दिशा संग।प्राकृतिक तातो अपव्ययको लागि, प्रभावकारी गर्मी अपव्यय क्षेत्र जति ठूलो हुन्छ, त्यति राम्रो हुन्छ।सबैभन्दा सीधा तरीका भनेको फिन स्पेसिङ घटाउनु र पखेटाहरूको संख्या बढाउनु हो, तर पखेटाहरू बीचको अन्तर प्राकृतिक संवहनको सीमा तहलाई असर गर्न पर्याप्त सानो छ।एकपटक छेउछाउको फिन पर्खालहरूको सीमा तहहरू एकसिएपछि, पखेटाहरू बीचको हावाको गति तीव्र रूपमा घट्नेछ, र तातो अपव्यय प्रभाव पनि तीव्र रूपमा घट्नेछ।सिमुलेशन गणना र एयर-कूल्ड रेडिएटरको थर्मल प्रदर्शनको परीक्षण पत्ता लगाउने माध्यमबाट, जब तातो अपव्यय फिन लम्बाइ 100 मिमी हुन्छ र ताप प्रवाह घनत्व 0.1 W/cm हुन्छ।², बिभिन्न फिन स्पेसिङको तातो अपव्यय प्रभाव चित्र 4 मा देखाइएको छ। सबै भन्दा राम्रो फिल्म दूरी लगभग 8.0 मिमी छ।यदि कूलिङ फिनको लम्बाइ बढ्छ भने, इष्टतम फिन स्पेसिङ ठूलो हुनेछ।

चित्र ४।सब्सट्रेट तापक्रम र फिन स्पेसिङ बीचको सम्बन्ध
  

2.1.2 जबरजस्ती संवहन कूलिंग

नालीदार एयर-कूल्ड रेडिएटरको संरचनात्मक मापदण्डहरू फिन उचाइ 98 मिमी, फिन लम्बाइ 400 मिमी, फिन मोटाई 4 मिमी, फिन स्पेसिंग 4 मिमी, र कूलिंग एयर हेड-अन वेग 8 m/s छन्।2.38 W/cm को ताप प्रवाह घनत्व भएको नालीदार एयर-कूल्ड रेडिएटर²तापक्रम वृद्धि परीक्षणको अधीनमा थियो।परीक्षणको नतिजाले रेडिएटरको तापक्रम वृद्धि ४५ के, कूलिङ हावाको चाप हानि ११० पा, र तातो खपत प्रति एकाइ भोल्युम २४५ किलोवाट/मिटर रहेको देखाउँछ।³।थप रूपमा, पावर कम्पोनेन्ट माउन्टिंग सतहको एकरूपता खराब छ, र यसको तापमान भिन्नता लगभग 10 डिग्री सेल्सियस पुग्छ।वर्तमानमा, यो समस्या समाधान गर्न, तामाको ताप पाइपहरू सामान्यतया एयर-कूल्ड रेडिएटरको स्थापना सतहमा गाडिन्छन्, ताकि पावर कम्पोनेन्ट स्थापना सतहको तापक्रम एकरूपता ताप पाइप बिछाउने दिशामा उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सकिन्छ, र प्रभाव ठाडो दिशा मा स्पष्ट छैन।यदि सब्सट्रेटमा भाप च्याम्बर टेक्नोलोजी प्रयोग गरिन्छ भने, पावर कम्पोनेन्ट माउन्टिंग सतहको समग्र तापमान एकरूपता 3 डिग्री सेल्सियस भित्र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, र तातो सिङ्कको तापक्रम वृद्धि पनि एक निश्चित हदसम्म कम गर्न सकिन्छ।यो परीक्षण टुक्रा लगभग 3 डिग्री सेल्सियसले घटाउन सकिन्छ।

थर्मल सिमुलेशन गणना सफ्टवेयर प्रयोग गरी, समान बाह्य अवस्थाहरूमा, सीधा दाँत र नालीदार कूलिंग फिनहरूको सिमुलेशन गणना गरिन्छ, र परिणामहरू चित्र 5 मा देखाइएको छ। सीधा-दाँत कूलिंगको साथ पावर उपकरणको माउन्टिंग सतहको तापक्रम पखेटाहरू 153.5 °C हो, र नालीदार कूलिंग फिनहरूको 133.5 °C हो।तसर्थ, नालीदार एयर-कूल्ड रेडिएटरको शीतलन क्षमता सीधा-दाँत भएको एयर-कूल्ड रेडिएटरको भन्दा राम्रो छ, तर दुईको फिन बडीहरूको तापमान एकरूपता अपेक्षाकृत कम छ, जसले कूलिंग कार्यसम्पादनमा ठूलो प्रभाव पार्छ। रेडिएटर को।

चित्र ५।सीधा र नालीदार पंखहरूको तापमान क्षेत्र

2.2 प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटर

प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटरको संरचनात्मक मापदण्डहरू निम्नानुसार छन्: भेन्टिलेसन भागको उचाइ 100 मिमी छ, पखेटाको लम्बाइ 240 मिमी छ, पखेटाहरू बीचको दूरी 4 मिमी छ, हेड-अन फ्लो वेग चिसो हावाको 8 m/s छ, र तातो प्रवाह घनत्व 4.81 W/cm छ²।तापक्रम वृद्धि ४५ डिग्री सेल्सियस छ, शीतल हावाको चाप घटाउने ४६० पा छ, र प्रति एकाइ भोल्युम ३७४ kW/m छ³।नालीदार एयर-कूल्ड रेडिएटरको तुलनामा, प्रति एकाइ भोल्युममा तातो अपव्यय क्षमता 52.7% ले बढेको छ, तर हावाको चाप हानि पनि ठूलो छ।

2.3 फावडा दाँत एयर-कूल्ड रेडिएटर

एल्युमिनियम फावडा-दाँत रेडिएटरको थर्मल कार्यसम्पादन बुझ्नको लागि, फिनको उचाइ 15 मिमी छ, फिनको लम्बाइ 150 मिमी छ, फिन मोटाई 1 मिमी छ, फिन स्पेसिंग 1 मिमी छ, र कूलिंग एयर हेड-अन छ। वेग 5.4 m/s छ।2.7 W/cm को ताप प्रवाह घनत्वको साथ एक फावडा-दाँत एयर-कूल्ड रेडिएटर²तापक्रम वृद्धि परीक्षणको अधीनमा थियो।परीक्षण परिणामहरूले रेडिएटर पावर एलिमेन्ट माउन्टिंग सतहको तापमान 74.2 डिग्री सेल्सियस, रेडिएटरको तापक्रम वृद्धि 44.8K, कूलिंग हावाको चाप घटाउने 460 Pa छ, र प्रति एकाइ भोल्युम 4570 kW/m पुग्छ भनेर देखाउँछ।³.

३ निष्कर्ष

माथिको परीक्षण नतिजा मार्फत, निम्न निष्कर्ष निकाल्न सकिन्छ।

(१) एयर-कूल्ड रेडिएटरको शीतलन क्षमता उच्च र निम्न अनुसार क्रमबद्ध गरिएको छ: फावडा-दाँत एयर-कूल्ड रेडिएटर, प्लेट-फिन एयर-कूल्ड रेडिएटर, नालीदार एयर-कूल्ड रेडिएटर, र सीधा-दाँतयुक्त एयर-कूल्ड रेडिएटर।

(२) नालीदार एयर-कूल्ड रेडिएटर र सीधा-दाँत भएको एयर-कूल्ड रेडिएटरमा पखेटाहरू बीचको तापमान भिन्नता अपेक्षाकृत ठूलो छ, जसले रेडिएटरको चिसो क्षमतामा ठूलो प्रभाव पार्छ।

(३) प्राकृतिक एयर-कूल्ड रेडिएटरमा उत्कृष्ट फिन स्पेसिङ हुन्छ, जुन प्रयोग वा सैद्धान्तिक गणनाद्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ।

(4) फावडा-दाँत एयर-कूल्ड रेडिएटरको बलियो शीतलन क्षमताको कारण, यो उच्च स्थानीय ताप प्रवाह घनत्वको साथ इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

स्रोत: मेकानिकल र इलेक्ट्रिकल इन्जिनियरिङ टेक्नोलोजी भोल्युम 50 अंक 06

लेखकहरू: सन युआनबांग, ली फेंग, वेई झियु, कोंग लिजुन, वांग बो, सीआरआरसी डालियान लोकोमोटिभ रिसर्च इन्स्टिच्युट कं, लिमिटेड।

अस्वीकरण

माथिको सामग्री इन्टरनेटमा सार्वजनिक जानकारीबाट आउँछ र उद्योगमा सञ्चार र सिक्नको लागि मात्र प्रयोग गरिन्छ।लेख लेखकको स्वतन्त्र विचार हो र DONGXU HYDRAULICS को स्थिति प्रतिनिधित्व गर्दैन।यदि त्यहाँ कामको सामग्री, प्रतिलिपि अधिकार, आदिमा समस्याहरू छन् भने, कृपया यो लेख प्रकाशित भएको 30 दिन भित्र हामीलाई सम्पर्क गर्नुहोस्, र हामी तुरुन्तै सान्दर्भिक सामग्री मेटाउनेछौं।

Foshan Nanhai Dongxu हाइड्रोलिक मेसिनरी कं, लिमिटेडतीन सहायक छन्:Jiangsu Helike फ्लुइड टेक्नोलोजी कं, लिमिटेड, गुआंग्डोंग Kaidun तरल प्रसारण कं, लिमिटेड, रगुआंग्डोंग बोकाडे रेडिएटर मटेरियल कं, लिमिटेड
को होल्डिंग कम्पनीFoshan Nanhai Dongxu हाइड्रोलिक मेसिनरी कं, लिमिटेड: Ningbo Fenghua नम्बर 3 हाइड्रोलिक पार्ट्स कारखाना, आदि

Foshan Nanhai Dongxu हाइड्रोलिक मेसिनरी कं, लिमिटेड 

रJiangsu Helike फ्लुइड टेक्नोलोजी कं, लिमिटेड

MAIL:  Jaemo@fsdxyy.com

वेब: www.dxhydraulics.com

WHATSAPP/SKYPE/TEL/WECHAT: +86 139-2992-3909

थप्नुहोस्: कारखाना भवन 5, क्षेत्र C3, Xingguangyuan उद्योग आधार, Yanjiang दक्षिण रोड, Luocun स्ट्रीट, Nanhai जिल्ला, Foshan शहर, Guangdong प्रान्त, चीन 528226

र नम्बर 7 Xingye रोड, Zhuxi औद्योगिक एकाग्रता क्षेत्र, Zhoutie टाउन, Yixing शहर, Jiangsu प्रान्त, चीन