soyut
Güç elektroniği güç cihazlarının ısı dağıtımı gereksinimlerini hedefleyerek, hava soğutmalı radyatörlerin soğutulmasına yönelik ısı değişim teknolojisi derinlemesine incelenmiştir.Güç cihazı soğutması için hava soğutmalı radyatörün yapısal özelliklerine ve teknik gereksinimlerine göre, farklı yapılara sahip hava soğutmalı radyatörün ısıl performans testleri yapılmakta ve yardımcı doğrulama için simülasyon hesaplama yazılımı kullanılmaktadır.Son olarak, aynı sıcaklık artışı testi sonuçları altında, farklı yapılara sahip hava soğutmalı radyatörlerin basınç kaybı, birim hacim başına ısı dağılımı ve güç cihazı montaj yüzeylerinin sıcaklık düzgünlüğü açısından özellikleri karşılaştırıldı.Araştırma sonuçları benzer yapısal hava soğutmalı radyatörlerin tasarımı için bir referans sağlamaktadır.
Anahtar Kelimeler:radyatör;hava soğutma;termal performans;ısı akısı yoğunluğu
0 Önsöz
Güç elektroniği bilimi ve teknolojisinin bilimsel gelişimiyle birlikte, güç elektroniği güç cihazlarının uygulamaları daha kapsamlı hale gelmiştir.Elektronik cihazların kullanım ömrünü ve performansını belirleyen, cihazın kendi performansı ve elektronik cihazın çalışma sıcaklığı yani elektronik cihazdan ısıyı uzaklaştırmak için kullanılan radyatörün ısı transfer kapasitesidir.Günümüzde ısı akısı yoğunluğu 4 W/cm2'nin altında olan güç elektroniği ekipmanlarında hava soğutmalı soğutma sistemlerinin çoğu kullanılmaktadır.soğutucu.
Zhang Liangjuan ve diğerleri.hava soğutmalı modüllerin termal simülasyonunu yapmak için FloTHERM'i kullandı ve simülasyon sonuçlarının güvenilirliğini deneysel test sonuçlarıyla doğruladı ve aynı zamanda çeşitli soğuk plakaların ısı yayılım performansını test etti.
Yang Jingshan, araştırma nesneleri olarak üç tipik hava soğutmalı radyatörü (yani düz kanatlı radyatörler, metal köpükle doldurulmuş dikdörtgen kanallı radyatörler ve radyal kanatlı radyatörler) seçti ve radyatörlerin ısı transfer kapasitesini artırmak için CFD yazılımını kullandı.Akış ve ısı transferinin kapsamlı performansını optimize edin.
Wang Changchang ve diğerleri, hava soğutmalı radyatörün ısı dağılımı performansını simüle etmek ve hesaplamak için ısı dağılımı simülasyon yazılımı FLoTHERM'i kullandılar, karşılaştırmalı analiz için deneysel verilerle birleştirdi ve soğutma rüzgar hızı, diş yoğunluğu ve soğutma rüzgarı hızı gibi parametrelerin etkisini incelediler. Hava soğutmalı radyatörün ısı dağıtma performansı üzerindeki yükseklik.
Shao Qiang ve diğerleri.Dikdörtgen kanatlı bir radyatörü örnek alarak basınçlı hava soğutması için gereken referans hava hacmini kısaca analiz ettik;radyatörün yapısal formuna ve akışkanlar mekaniği prensiplerine dayanarak, soğutma hava kanalının rüzgar direnci tahmin formülü elde edildi;Fanın PQ karakteristik eğrisinin kısa bir analizi ile birleştirildiğinde, fanın gerçek çalışma noktası ve havalandırma havası hacmi hızlı bir şekilde elde edilebilir.
Pan Shujie araştırma için hava soğutmalı radyatörü seçti ve ısı dağıtımı tasarımında ısı dağıtımı hesaplaması, radyatör seçimi, hava soğutmalı ısı dağıtımı hesaplaması ve fan seçiminin adımlarını kısaca açıkladı ve basit hava soğutmalı radyatör tasarımını tamamladı.ICEPAK termal simülasyon yazılımını kullanan Liu Wei ve ark.radyatörler için iki ağırlık azaltma tasarım yönteminin (kanat aralığının arttırılması ve kanat yüksekliğinin azaltılması) karşılaştırmalı bir analizini gerçekleştirdi.Bu makale sırasıyla profil, kürek dişli ve plaka kanatlı hava soğutmalı radyatörlerin yapısını ve ısı dağıtma performansını tanıtmaktadır.
1 Hava soğutmalı radyatör yapısı
1.1 Yaygın olarak kullanılan hava soğutmalı radyatörler
Ortak hava soğutmalı radyatör, metal işleme ile oluşturulur ve soğutma havası, elektronik cihazın ısısını atmosferik ortama dağıtmak için radyatörden akar.Yaygın metal malzemeler arasında gümüş, 420 W/m*K ile en yüksek termal iletkenliğe sahiptir, ancak pahalıdır;
Bakırın termal iletkenliği 383 W/m·K'dir, bu da nispeten gümüş seviyesine yakındır, ancak işleme teknolojisi karmaşıktır, maliyeti yüksektir ve ağırlığı nispeten ağırdır;
6063 alüminyum alaşımının ısıl iletkenliği 201 W/m·K'dir. Ucuzdur, iyi işlenme özelliklerine, kolay yüzey işlemeye ve yüksek maliyet performansına sahiptir.
Bu nedenle, mevcut ana akım hava soğutmalı radyatörlerin malzemesi genellikle bu alüminyum alaşımını kullanır.Şekil 1'de iki ortak hava soğutmalı ısı emici gösterilmektedir.Yaygın olarak kullanılan hava soğutmalı radyatör işleme yöntemleri temel olarak aşağıdakileri içerir:
(1) Alüminyum alaşımlı çekme ve şekillendirme, birim hacim başına ısı transfer alanı yaklaşık 300 m2'ye ulaşabilir2/m3ve soğutma yöntemleri doğal soğutma ve cebri havalandırmalı soğutmadır;
(2) Isı emici ve alt tabaka birlikte yerleştirilmiştir ve ısı emici ve alt tabaka perçinleme, epoksi reçine bağlama, lehimleme kaynağı, lehimleme ve diğer işlemlerle bağlanabilir.Ayrıca alt tabakanın malzemesi bakır alaşımı da olabilir.Birim hacim başına ısı transfer alanı yaklaşık 500 m2/m3'e ulaşabilir ve soğutma yöntemleri doğal soğutma ve cebri havalandırmalı soğutmadır;
(3) Kürek diş oluşumu, bu tür bir radyatör, ısı emici ile alt tabaka arasındaki termal direnci ortadan kaldırabilir, ısı emici arasındaki mesafe 1,0 mm'den az olabilir ve birim hacim başına ısı transfer alanı yaklaşık 2 500'e ulaşabilir M2/m3.İşleme yöntemi Şekil 2'de gösterilmektedir ve soğutma yöntemi basınçlı havayla soğutmadır.
Şekil 1. Yaygın olarak kullanılan hava soğutmalı ısı emici
Şekil 2. Kürek dişli hava soğutmalı radyatörün işleme yöntemi
1.2 Plaka kanatlı hava soğutmalı radyatör
Plaka kanatlı hava soğutmalı radyatör, birden fazla parçanın lehimlenmesiyle işlenen bir tür hava soğutmalı radyatördür.Esas olarak soğutucu, kaburga plakası ve taban plakası gibi üç parçadan oluşur.Yapısı Şekil 3'te gösterilmektedir. Soğutma kanatçıkları, düz kanatçıkları, oluklu kanatçıkları, kademeli kanatçıkları ve diğer yapıları benimseyebilir.Plaka kanatçıklı hava soğutmalı radyatörün kaynaklanabilirliğini sağlamak amacıyla kaburgaların kaynak işlemi dikkate alınarak kaburgalar, soğutucular ve tabanlar için 3 serisi alüminyum malzemeler seçilmiştir.Plaka kanatlı hava soğutmalı radyatörün birim hacim başına ısı transfer alanı yaklaşık 650 m2/m3'e ulaşabilmektedir ve soğutma yöntemleri doğal soğutma ve cebri havalandırmalı soğutmadır.
Şekil 3. Plaka kanatlı hava soğutmalı radyatör
2 Çeşitli hava soğutmalı radyatörlerin termal performansı
2.1Yaygın olarak ikinci el profil hava soğutmalı radyatörler
2.1.1 Doğal ısı dağılımı
Yaygın olarak kullanılan hava soğutmalı radyatörler çoğunlukla elektronik cihazları doğal soğutma yoluyla soğutur ve bunların ısı dağıtma performansı esas olarak ısı dağıtma kanatçıklarının kalınlığına, kanatçıkların eğimine, kanatçıkların yüksekliğine ve ısı dağıtma kanatçıklarının uzunluğuna bağlıdır. soğutma havası akışının yönü boyunca.Doğal ısı dağıtımı için etkili ısı dağıtım alanı ne kadar büyük olursa o kadar iyidir.En doğrudan yol, kanat aralığını azaltmak ve kanat sayısını arttırmaktır, ancak kanatçıklar arasındaki boşluk, doğal konveksiyonun sınır katmanını etkileyecek kadar küçüktür.Bitişik kanat duvarlarının sınır katmanları birbirine yaklaştığında, kanatlar arasındaki hava hızı keskin bir şekilde düşecek ve ısı dağıtma etkisi de keskin bir şekilde düşecektir.Isı dağıtma kanadı uzunluğu 100 mm ve ısı akısı yoğunluğu 0,1 W/cm olduğunda, hava soğutmalı radyatörün termal performansının simülasyon hesaplaması ve test tespiti yoluyla2Farklı kanatçık aralıklarının ısı dağıtma etkisi Şekil 4'te gösterilmektedir. En iyi film mesafesi yaklaşık 8,0 mm'dir.Soğutma kanatçıklarının uzunluğu artarsa optimum kanat aralığı da artacaktır.
Şekil 4.Alt tabaka sıcaklığı ile kanat aralığı arasındaki ilişki
2.1.2 Zorlamalı konveksiyonla soğutma
Oluklu hava soğutmalı radyatörün yapısal parametreleri kanat yüksekliği 98 mm, kanat uzunluğu 400 mm, kanat kalınlığı 4 mm, kanat aralığı 4 mm ve soğutma havasının doğrudan hızı 8 m/s'dir.2,38 W/cm ısı akısı yoğunluğuna sahip oluklu hava soğutmalı radyatör2sıcaklık artış testine tabi tutuldu.Test sonuçları, radyatörün sıcaklık artışının 45 K, soğutma havasının basınç kaybının 110 Pa ve birim hacim başına ısı kaybının 245 kW/m olduğunu göstermektedir.3.Ayrıca, güç bileşeni montaj yüzeyinin düzgünlüğü zayıftır ve sıcaklık farkı yaklaşık 10 °C'ye ulaşır.Şu anda, bu sorunu çözmek için, bakır ısı boruları genellikle hava soğutmalı radyatörün montaj yüzeyine gömülür, böylece güç bileşeni montaj yüzeyinin sıcaklık homojenliği, ısı borusu döşemesi yönünde önemli ölçüde geliştirilebilir ve etki dikey yönde belirgin değildir.Alt tabakada buhar odası teknolojisi kullanılırsa, güç bileşeni montaj yüzeyinin genel sıcaklık düzgünlüğü 3 °C dahilinde kontrol edilebilir ve ısı emicinin sıcaklık artışı da belirli bir dereceye kadar azaltılabilir.Bu test parçası yaklaşık 3 °C azaltılabilir.
Termal simülasyon hesaplama yazılımı kullanılarak aynı dış koşullar altında düz dişli ve oluklu soğutma kanatlarının simülasyon hesaplaması gerçekleştirilir ve sonuçlar Şekil 5'te gösterilir. Düz dişli soğutmalı güç cihazının montaj yüzeyinin sıcaklığı kanatçıkların sıcaklığı 153,5 °C, oluklu soğutma kanatçıklarının sıcaklığı ise 133,5 °C'dir.Bu nedenle, oluklu hava soğutmalı radyatörün soğutma kapasitesi, düz dişli hava soğutmalı radyatörün soğutma kapasitesinden daha iyidir, ancak ikisinin kanatçık gövdelerinin sıcaklık homojenliği nispeten zayıftır ve bu da soğutma performansı üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. radyatörün.
Şekil 5.Düz ve oluklu kanatçıkların sıcaklık alanı
2.2 Plaka kanatlı hava soğutmalı radyatör
Plaka kanatlı hava soğutmalı radyatörün yapısal parametreleri şu şekildedir; havalandırma kısmının yüksekliği 100 mm, kanatçıkların uzunluğu 240 mm, kanatçıklar arası mesafe 4 mm, kafa kafaya akış hızı soğutma havasının akış hızı 8 m/s, ısı akısı yoğunluğu ise 4,81 W/cm'dir.2.Sıcaklık artışı 45°C, soğutma havası basınç kaybı 460 Pa ve birim hacim başına ısı dağılımı 374 kW/m3.Oluklu hava soğutmalı radyatörle karşılaştırıldığında birim hacim başına ısı dağıtma kapasitesi %52,7 oranında artırılmıştır, ancak hava basıncı kaybı da daha fazladır.
2.3 Kürek dişli hava soğutmalı radyatör
Alüminyum kürek dişli radyatörün ısıl performansını anlayabilmek için kanat yüksekliği 15 mm, kanat uzunluğu 150 mm, kanat kalınlığı 1 mm, kanat aralığı 1 mm, soğutma havası kafa üstü olmalıdır. hız 5,4 m/s'dir.2,7 W/cm ısı akısı yoğunluğuna sahip kürek dişli hava soğutmalı radyatör2sıcaklık artış testine tabi tutuldu.Test sonuçları, radyatör güç elemanı montaj yüzeyinin sıcaklığının 74,2°C, radyatörün sıcaklık artışının 44,8K, soğutma havası basınç kaybının 460 Pa olduğunu ve birim hacim başına ısı dağılımının 4570 kW/m2'ye ulaştığını göstermektedir.3.
3 Sonuç
Yukarıdaki test sonuçlarına göre aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir.
(1) Hava soğutmalı radyatörün soğutma kapasitesi yüksek ve düşük olarak sıralanır: kürek dişli hava soğutmalı radyatör, plaka kanatlı hava soğutmalı radyatör, oluklu hava soğutmalı radyatör ve düz dişli hava soğutmalı radyatör.
(2) Oluklu hava soğutmalı radyatördeki kanatçıklar ile düz dişli hava soğutmalı radyatör arasındaki sıcaklık farkı nispeten büyüktür ve bu, radyatörün soğutma kapasitesi üzerinde büyük etkiye sahiptir.
(3) Doğal hava soğutmalı radyatör, deney veya teorik hesaplamayla elde edilebilecek en iyi kanatçık aralığına sahiptir.
(4) Kürek dişli hava soğutmalı radyatörün güçlü soğutma kapasitesi nedeniyle, yüksek yerel ısı akısı yoğunluğuna sahip elektronik ekipmanlarda kullanılabilir.
Kaynak: Makine ve Elektrik Mühendisliği Teknolojisi Cilt 50 Sayı 06
Yazarlar: Sun Yuanbang, Li Feng, Wei Zhiyu, Kong Lijun, Wang Bo, CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd.
sorumluluk reddi beyanı
Yukarıdaki içerik internetteki kamuya açık bilgilerden gelir ve yalnızca sektörde iletişim ve öğrenme amacıyla kullanılır.Makale yazarın bağımsız görüşüdür ve DONGXU HYDRAULICS'in konumunu temsil etmemektedir.Eğer eserin içeriğinde, telif hakkı vb. sorunlar varsa lütfen bu yazının yayınlanmasından itibaren 30 gün içinde bizimle iletişime geçin, ilgili içeriği derhal sileceğiz.
Foshan Nanhai Dongxu Hidrolik Makine Co, Ltd.üç yan kuruluşu vardır:Jiangsu Helike Sıvı Teknolojisi Co, Ltd, Guangdong Kaidun Sıvı İletim Co., Ltd., VeGuangdong Bokade Radyatör Malzemesi Co., Ltd.
Holding'in sahibi olduğu şirketFoshan Nanhai Dongxu Hydraulic Machinery Co., Ltd.: Ningbo Fenghua No. 3 Hidrolik Parça Fabrikası, vesaire.
Foshan Nanhai Dongxu Hidrolik Makine Co, Ltd.
&Jiangsu Helike Sıvı Teknolojisi Co, Ltd
MAIL: Jaemo@fsdxyy.com
WEB: www.dxhidraulics.com
WHATSAPP/SKYPE/TEL/WECHAT: +86 139-2992-3909
EKLE: Fabrika Binası 5, Alan C3, Xingguangyuan Sanayi Üssü, Yanjiang Güney Yolu, Luocun Caddesi, Nanhai Bölgesi, Foshan Şehri, Guangdong Eyaleti, Çin 528226
& No. 7 Xingye Yolu, Zhuxi Endüstriyel Yoğunlaşma Bölgesi, Zhoutie Kasabası, Yixing Şehri, Jiangsu Eyaleti, Çin
Gönderim zamanı: Mar-27-2023