Плочите за течно охлаждане са ключови компоненти в системите за управление на топлината и се използват широко в електрониката, електрическите превозни средства и индустриалните приложения за разсейване на топлината от критичните компоненти. Следното е изчерпателно ръководство, описващо подробно производствения процес, видовете плочи за течно охлаждане, инсталацията и други фактори, които трябва да имате предвид при проектирането на плоча за течно охлаждане. Това може да ви помогне да обмислите по-обстойно как да персонализирате плоча за течно охлаждане, за да подобрите топлинните характеристики на вашето електрическо оборудване.
Изискване за материал
Изборът на правилните материали е първата стъпка в проектирането на ефективна плоча за течно охлаждане. Често използваните материали включват алуминий и мед, като и двата са широко използвани поради отличните си свойства на топлопроводимост и възможност за обработка. Алуминият е лек и сравнително евтин вариант, който е подходящ за повечето приложения; докато медта, макар и по-скъпа, осигурява по-добра топлопроводимост и е идеална за приложения, които изискват по-висока топлинна ефективност.
Алуминият се използва широко в системите за течно охлаждане поради отличния си баланс между топлопроводимост, тегло и цена. Той е особено популярен в приложения, където теглото и бюджетът са ключови съображения, като потребителска електроника или автомобилни системи. В допълнение, проводимостта на алуминия е 237 W/(m·K), което също може да отговори на нуждите на повечето оборудване.
По отношение на масата, плътността на медта е 2,7 g/cm³ (една трета от плътността на желязото и медта), а тази на алуминия. Лекото тегло прави алуминия по-широко използван в автомобилни материали като плочи за водно охлаждане, крайни плочи за автомобили и др.
Химически алуминият има добра устойчивост на корозия, особено когато върху повърхността му се образува плътен оксиден филм, който може ефективно да защити вътрешния метал от по-нататъшна корозия.
Видове различни алуминиеви профили
Различните видове алуминий се отразяват главно в техния състав, механични свойства и характеристики на обработка. Тези разлики правят някои видове алуминий по-подходящи за конкретни сценарии на приложение. При проектирането на плочи с водно охлаждане за нови енергийни превозни средства е от решаващо значение да се избере подходящият алуминиев модел, за да се гарантира ефективността и надеждността на охладителната система.
-T1 (чист алуминий):
като 1050, 1060 и др., съдържащи повече от 99% алуминий, с добра електрическа и топлопроводимост, но ниска якост.
-T2 (алуминиево-медна сплав):
като 2024, с мед като основен легиран елемент, който има по-висока якост, но слаба устойчивост на корозия.
-T3 (алуминиево-манганова сплав):
като 3003, добавянето на манганов елемент подобрява неговата устойчивост на корозия и здравина и има добра производителност на обработка.
-T5 (алуминиево-магнезиева сплав):
като 5052, добавянето на магнезий значително подобрява неговата устойчивост на корозия и здравина, особено подходящо за приложения, които изискват добра устойчивост на корозия в морска вода.
-T6 (алуминиево-магнезиева силиконова сплав):
като 6061, който осигурява добри механични свойства, устойчивост на корозия и заваряемост и е една от най-често използваните структурни алуминиеви сплави.
Пример: Алуминий, използван в EV превозни средства
При прилагането на плочи с водно охлаждане в нови енергийни превозни средства, често използваните алуминиеви модели са алуминий 6061 в T6 и алуминий 5052 в T5. Тези две алуминиеви сплави се използват широко в производството на течни студени плочи поради техните отлични цялостни свойства. Ето основните причини за използването на двете при производството на студени плочи по поръчка
-6061 алуминиева сплав:
Има добри механични свойства и заваряемост, както и отлична устойчивост на корозия. Особено след термична обработка, неговата граница на провлачване (18,000 psi) може да отговори на изискванията за структурна якост на специално проектирани електромобили. В допълнение, алуминиевата сплав 60601 също има добри свойства за обработка и е подходяща за проектиране и производство на студени плочи със сложни форми. Въпреки това толерантността към топлинно натоварване не е толкова добра, колкото T6 6061.
-5052 алуминиева сплав:
Той има по-добра устойчивост на корозия, особено на морска вода и атмосферна корозия, което прави 5052 по-добър в приложения с по-взискателни екологични изисквания. Неговите механични свойства и свойства на обработка също са много подходящи за изискванията на различни приложения, показани по-долу.
Видове дизайн на студена плоча
Kaixin алуминийможе да произвежда студени чинии според вашите изисквания. Ето няколко примера, за да решите кой тип персонализиран дизайн на студена плоча е подходящ за вашия бизнес:
Течна студена плоча за заваряване чрез триене и разбъркване (FSW)
Заваряване с разбъркване чрез триене (FSW) с течна студена плоча е усъвършенстван процес на проектиране на охлаждане, който използва процеса на заваряване с разбъркване чрез триене за свързване на материали, без да ги топи, като алуминиева сплав. Тази техника включва използването на неконсумативен инструмент (CNC обработка) за генериране на топлина от триене и пластична деформация в мястото на заваряване, което води до висококачествено, твърдо съединение между заваряваните части. Процесът е особено ефективен за създаване на течни студени плочи, които са основни компоненти в охладителните системи за различни приложения като електроника с висока мощност, EV превозни средства и системи за възобновяема енергия.
Предимство на FSW Cold Plate
-Превъзходна термична производителност:FSW осигурява равномерна и здрава връзка през съединението, което подобрява топлопроводимостта и ефективността на студената плоча. Това е от решаващо значение за приложения, изискващи ефективно разсейване на топлината.
-Херметични съединения:Характерът на твърдото състояние на процеса FSW води до непропускливи съединения, което го прави идеален избор за системи за течно охлаждане, където целостта на теча е от първостепенно значение.
-Висока здравина и издръжливост:Процесът на заваряване не въвежда дефекти като порьозност или напукване, които са често срещани при традиционните заваръчни техники, което води до по-издръжлива и надеждна студена плоча.
-Комплексни геометрии:Процесът позволява заваряване на сложни форми и дизайни, което позволява създаването на ефективни охлаждащи канали в рамките на студената плоча за оптимизиране на преноса на топлина, което означава, че можете да персонализирате вътрешните канали, както желаете, като използвате CNC високо прецизна обработка и без да използвате никакви медна топлинна тръба вътре в топлообменника.
Персонализиран радиатор с медна тръба
Най-общо казано, течните студени плочи с медни тръби са най-често срещаните в топлинната индустрия. Въпреки това, нашите топлинни експерти в Kaixin Aluminium са комбинирали радиатор и технология за студена плоча в aрадиатор от медна тръба. Той ефективно пренася топлината от източника на топлина към други части на топлообменника, след което пренася топлина чрез въздушно охлаждане или технологии със студена плоча. Този дизайн значително подобрява ефективността на разсейване на топлината, тъй като разполага с голям радиатор и се подпомага от плоча за течно охлаждане, което го прави много подходящ за охлаждане на компютри с висока мощност и батерийни клетки за EV.
Вакуумна течна студена плоча
TheВакуумна течна охлаждаща плочае решение за термично управление, състоящо се от вакуумна течна охлаждаща плоча, направена чрез запояване на основна плоча и покриваща плоча заедно. В този иновативен дизайн охлаждащите течности протичат в канали или тръби, вградени в студената плоча, докато околната среда се евакуира, за да се създаде вакуум.
Тази вакуумна среда значително намалява термичното съпротивление между студената плоча и охлаждащата течност, позволявайки по-ефективно пренасяне на топлина от източника на топлина към охлаждащата течност. В допълнение, вакуумната среда значително намалява термичното съпротивление между субстратите, позволявайки по-ефективно пренасяне на топлина от източника на топлина към охлаждащата течност.
Течна студена плоча с вградена медна тръба
Течната студена плоча с вградена медна тръба е една от най-разпространените технологии за течно охлаждане. Той постига пренос на топлина чрез тръби за течно охлаждане вътре в охлаждащата плоча. При високоефективни конструкции медните тръби са вградени в тази охлаждаща плоча, която обикновено е изработена от алуминий или други топлопроводими материали. Медната тръба действа като канал за охлаждащата течност, пренасяйки ефективна топлина от охлаждащи електронни компоненти с висока мощност или други източници на топлина към течността в тръбата.
Технология на производство-Технология за дълбоко заровени тръби
Технологията със заровени тръби е усъвършенстван метод за производство на плочи за течно охлаждане чрез обработка на дълбоки канали в материала на охлаждащата плоча и след това вграждане на медни или други видове метални тръби в тези канали. Тези тръби са заровени дълбоко в охлаждащата плоча и осигуряват път за охлаждащата течност за пренос на топлина от електронните компоненти. Поради високата топлопроводимост на медта и някои метали, тези тръби могат ефективно да пренасят топлината от източника на топлина към охлаждащата течност, което позволява ефективно разсейване на топлината.
-Технология за плитко заровени тръби
Технологията за плитко вкопани тръби е подобна по концепция на решението за дълбоко вкопани студени плочи, но дълбочината на обработка на канала е по-плитка от дълбоко вкопаните (приблизително 5-10 mm) поради отчитане на различни изисквания. Тази техника включва машинна обработка на плитки канали вътре в охлаждащата плоча и вграждане на тръбите в тях.
Технология за охлаждане с промяна на фазите
Промяна на фазата (парна камера) студена плочае ефективен метод за управление на топлината, който използва латентната топлина на охлаждащата течност по време на процеса на преход към състоянието, за да абсорбира и пренася топлина. По време на този процес охлаждащата течност преминава от течно в газообразно състояние, абсорбирайки голямо количество топлина, като по този начин се постига ефективно охлаждане на електронно оборудване или други източници на топлина. Тази технология е особено полезна в приложения, които изискват работа с високи топлинни натоварвания или ефективно охлаждане в компактни пространства.
Технология на подредените слоеве
включва подреждане на множество тънки плочи и заваряването им заедно, като всяка плоча е проектирана да има охлаждащи канали, като по този начин образува сложна триизмерна охлаждаща мрежа. Този дизайн позволява на охлаждащата течност да тече в много посоки, повишавайки ефективността на разсейване на топлината. При производството на плочи за течно охлаждане е изключително важно да се съединят различни плочи заедно чрез заваряване (като лазерно заваряване или спояване) или специално топлопроводимо лепило за поддържане на системата за течно охлаждане.
Този процес използва значително пространството за разпределение на топлинните тръби и характеристиките между различните материали могат да постигнат по-силни топлинни характеристики. Преди да проектирате дизайн на течни студени плочи, молясвържете се с инженерите на Kaixin Aluminiumза персонализираната студена чиния на вашия бизнес и идеи.
Монтаж на системи за течно охлаждане
Монтажната ориентация има пряко влияние върху работните условия на течните студени плочи. Различните посоки на монтаж ще повлияят на скоростта на потока на течността и ефективността на топлопредаване на охлаждащата течност. Затова е важно да изберете правилната посока на монтаж, когато монтирате студени плочи.
-Вертикален монтаж:
Той използва гравитацията, за да подпомогне естествения поток на охлаждащата течност, намалявайки енергията, необходима за изпомпване на охлаждащата течност. Тази настройка помага за постигане на по-равномерно разпределение на охлаждащата течност, особено в по-високите части на охлаждащата плоча, като помага да се избегнат горещи точки. Този вид инсталация също е особено подходящ за приложения, където височината е ограничена, но ширината или дълбочината са предостатъчни, като например високопроизводителни изчислителни системи или голямо индустриално оборудване.
-Хоризонтален монтаж:
Хоризонталната инсталация позволява плочата за течно охлаждане да бъде разположена над или под източника на топлина, което улеснява по-директен пренос на топлина. Този метод е подходящ за приложения, където вертикалното пространство е ограничено, като напртечни студени плочи за EV батерииили системи за охлаждане на процесора.
-Други инсталационни ориентации:
В някои специални приложения може да се използва наклонена инсталация или друга персонализирана инсталация въз основа на специфично пространствено оформление и изисквания за управление на топлината. Тази гъвкава инсталация помага на инженерите на Kaixin да се възползват максимално от наличното пространство, като същевременно оптимизират охлаждането. Можете да се свържете с наш инженер, за да отключите по-значителен опит с инсталирането на студена плоча.
Дизайн на плъзгач на плочи за течно охлаждане
Бегач оформление
За равномерно охлаждане, каналите на потока трябва да бъдат равномерно разпределени под или около източника на топлина, за да се гарантира, че всяка област е охлаждана ефективно и директно насочена към източника на топлина. Освен това оформлението трябва да бъде директно съобразено с местоположението на източника на топлина, особено за зони с висока плътност на мощността, което може да подобри ефективността на пренос на топлина.
Размер на бегача
Ширината и дълбочината на канала за потока трябва да се проектират въз основа на необходимостта от охлаждане и дебита. прекалено широките или дълбоки канали на потока могат да намалят съпротивлението на течността, но също така могат да повлияят на структурната здравина на алуминиевия профил. Можешизползвайте CFD симулация, за да решите кое решение е най-доброто за вашата студена плоча, а нашите топлинни експерти с удоволствие споделят опит с вас.
Разпределение на източника на топлина
Местоположението на източника на топлина директно определя оформлението на каналите на потока в плочата за течно охлаждане. За да се постигне ефективен пренос на топлина, пътят на потока трябва да бъде проектиран така, че охлаждащата течност да тече директно към източника на топлина. Например, ако източникът на топлина е разположен в центъра на батерията на EV, дизайнът на канала за потока трябва да бъде концентриран в централната зона, за да се гарантира, че охлаждащата течност.
От друга страна, ако източниците на топлина са разпределени по краищата, каналът на потока трябва да се разшири до краищата на батерията.
Структурно избягване
Когато проектирате плочата за течно охлаждане, уверете се, че оформлението на каналите за потока поддържа подходящо разстояние от фиксиращите или монтажните отвори на студената плоча. Тази конструкция е предназначена да избегне повреда на канала на потока по време на производствения процес.
Специфичните изисквания за безопасното разстояние може да варират в зависимост от материала и метода на обработка на студената плоча. Можете да се обърнете към указанията за минимално безопасно разстояние, препоръчани от производителя на студената плоча, или да започнете CFD анализ. Обикновено това разстояние трябва да бъде поне равно на дебелината на материала на студената плоча.
Намалете вътрешното съпротивление
-Дизайн на канала с паралелен поток
Дизайнът на канала с паралелен поток включва подреждане на множество канали в една и съща равнина, което позволява на охлаждащата течност да тече през тези канали едновременно. Този дизайн помага да се разпръсне потокът на течността, като намалява скоростта на потока във всеки канал и по този начин намалява съпротивлението на потока. Каналите за паралелен поток също могат да подобрят резервирането на системата; дори ако един канал е блокиран или тече, други канали все още могат да поддържат охлаждаща ефективност. При проектирането на канали с паралелен поток е необходимо да се гарантира, че разпределението на потока във всеки канал е равномерно, за да се предотврати прекомерен поток в някои канали, който може да доведе до течове или повреда.
-Дизайн на канал за сериен поток
Дизайнът на канала за сериен поток включва последователно свързване на множество канали, което позволява на охлаждащата течност да тече през всеки канал на свой ред. Този дизайн може да разшири пътя на потока на флуида в студената плоча, като по този начин увеличи времето за контакт с източника на топлина и подобри ефективността на топлообмена. Дизайнът на серийните канали за поток обаче може да увеличи общото съпротивление на потока, така че е необходимо внимателно да се оптимизират размерът и формата на всеки канал, както и техните връзки, за да се сведе до минимум съпротивлението на потока.
Повърхностна обработка
Повърхностните обработки играят решаваща роля при проектирането на плочи за течно охлаждане. Kaixin Aluminium може да ви осигури различни повърхностни обработки, включително анодиране, галванопластика, прахово покритие, пасивиране и др.
Анодиране
Анодирането се използва главно за алуминиеви хладилни панели. Това включва електрохимично превръщане на метална повърхност в здрав, устойчив на корозия анодиран филм. Този оксиден филм не се нанася върху повърхността като боя или покритие, а е напълно интегриран с основния алуминиев субстрат, така че няма да се лющи или лющи. Анодизираната повърхност подобрява разсейването на топлината, издържа на корозия и осигурява по-добра повърхност за материали за термичен интерфейс (TIM).
Галванопластика
Галванопластиката включва използване на електрически ток за покриване на тънък слой метал, като никел или мед, върху студена плоча. Този метод повишава устойчивостта на корозия, електрическата проводимост и устойчивостта на износване на дъската. Галванизираната повърхност също подобрява външния вид на студената плоча.
Прахово боядисване
Праховото боядисване е процес на сухо покритие, при който прахообразен материал се напръсква върху повърхността и след това се втвърдява при топлина, за да се образува кора. Използва се заради естетическите си качества и осигурява трайно, устойчиво на корозия покритие. Праховото покритие се предлага в различни цветове и текстури, което позволява персонализиране въз основа на естетически нужди
Пасивация
Пасивирането е процес на химическо третиране на студени плочи от неръждаема стомана, който премахва желязото от повърхността и подобрява естествено устойчивия на корозия слой хромен оксид. Този процес е от решаващо значение за предотвратяване на корозия и осигуряване на дълготрайна употреба на студената плоча в тежки условия.
Ако трябва да научите повече информация за персонализирани студени плочи или повърхностни обработки, моля, посетете нашия продуктов списъкилисвържете се с Kaixin Aluminiumднес и ние ще ви повторим в рамките на 24 часа!