Ako dodávateľ vodou chladených doskových zostáv sa často stretávam s otázkami o požiadavkách na tepelnú vodivosť týchto základných komponentov. Tepelná vodivosť je kritickým faktorom, ktorý určuje účinnosť a výkon vodou chladených doskových zostáv, najmä vo vysokovýkonných aplikáciách, kde je rozhodujúci účinný odvod tepla. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do požiadaviek na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy a preskúmam faktory, ktoré ich ovplyvňujú, a dôsledky pre rôzne priemyselné odvetvia.
Pochopenie tepelnej vodivosti
Tepelná vodivosť je miera schopnosti materiálu viesť teplo. Je definovaný ako množstvo tepla, ktoré sa môže preniesť cez jednotku plochy materiálu za jednotku času, s jednotkovým teplotným gradientom naprieč materiálom. Čím vyššia je tepelná vodivosť materiálu, tým efektívnejšie dokáže prenášať teplo. V kontexte vodou chladených doskových zostáv je tepelná vodivosť kľúčovým parametrom, ktorý ovplyvňuje rýchlosť, ktorou môže byť teplo odvádzané zo zdroja tepla a prenášané do chladiacej vody.
Faktory ovplyvňujúce požiadavky na tepelnú vodivosť
Požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy ovplyvňuje niekoľko faktorov. Medzi tieto faktory patrí hustota výkonu zdroja tepla, rozsah prevádzkových teplôt, prietok chladiacej vody a konštrukcia vodou chladenej dosky.
Výkonová hustota zdroja tepla
Výkonová hustota zdroja tepla je jedným z najdôležitejších faktorov ovplyvňujúcich požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy. Aplikácie s vysokým výkonom, ako sú batérie elektrických vozidiel (EV), výkonová elektronika a dátové centrá, generujú značné množstvo tepla, ktoré je potrebné efektívne rozptýliť. V týchto aplikáciách sú potrebné vodou chladené doskové zostavy s vysokou tepelnou vodivosťou, aby sa zabezpečilo rýchle prenesenie tepla zo zdroja tepla do chladiacej vody.
Napríklad v batérii EV môže byť hustota výkonu až niekoľko kilowattov na liter. Na udržanie teploty batérie v bezpečnom prevádzkovom rozsahu sa na prenos tepla generovaného článkami batérie do chladiacej vody používajú vodou chladené doskové zostavy s vysokou tepelnou vodivosťou. Tepelná vodivosť vodou chladeného doskového materiálu priamo ovplyvňuje rozloženie teploty v batérii, čo následne ovplyvňuje výkon a životnosť batérie.
Rozsah prevádzkových teplôt
Rozsah prevádzkových teplôt je ďalším dôležitým faktorom ovplyvňujúcim požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy. Rôzne aplikácie majú rôzne rozsahy prevádzkových teplôt a tepelná vodivosť vodou chladeného doskového materiálu musí byť vhodná pre konkrétny teplotný rozsah.
Napríklad v automobilových aplikáciách môže byť rozsah prevádzkovej teploty od -40 °C do 120 °C. Vodou chladené doskové zostavy používané v automobilových aplikáciách musia mať dobrú tepelnú vodivosť v tomto širokom rozsahu teplôt, aby sa zabezpečil spoľahlivý výkon. Okrem toho koeficient tepelnej rozťažnosti vodou chladeného doskového materiálu musí byť kompatibilný s ostatnými komponentmi v systéme, aby sa predišlo tepelnému namáhaniu a potenciálnemu poškodeniu.
Prietok chladiacej vody
Prietok chladiacej vody tiež ovplyvňuje požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy. Vyšší prietok chladiacej vody môže zvýšiť koeficient prestupu tepla medzi vodou chladenou doskou a chladiacou vodou, čo zase môže znížiť teplotný rozdiel medzi zdrojom tepla a chladiacou vodou. Vyšší prietok chladiacej vody však vyžaduje aj vyšší čerpací výkon, ktorý môže zvýšiť spotrebu energie chladiaceho systému.
Preto je potrebné optimalizovať tepelnú vodivosť vodou chladeného doskového materiálu, aby sa vyrovnal výkon prenosu tepla a požiadavky na čerpací výkon. V niektorých prípadoch možno použiť vodou chladené doskové zostavy s mikrokanálmi alebo inými vylepšenými štruktúrami prenosu tepla na zvýšenie koeficientu prenosu tepla bez výrazného zvýšenia výkonu čerpania.
Dizajn vodou chladenej platne
Pri určovaní požiadaviek na tepelnú vodivosť zohráva dôležitú úlohu aj konštrukcia vodou chladenej platne. Tvar, veľkosť a usporiadanie chladiacich kanálov vo vodou chladenej doske môže ovplyvniť distribúciu prietoku chladiacej vody a výkon prenosu tepla.
Napríklad vodou chladená doska s rovnomerným rozdelením prietoku môže zabezpečiť rovnomerné chladenie všetkých častí zdroja tepla, čo môže zlepšiť celkový tepelný výkon. Okrem toho použitie materiálov s vysokou tepelnou vodivosťou pre vodou chladené doskové teleso a chladiace kanály môže ďalej zvýšiť účinnosť prenosu tepla.
Požiadavky na tepelnú vodivosť pre rôzne priemyselné odvetvia
Požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy sa líšia v závislosti od odvetvia a konkrétnej aplikácie. Tu je niekoľko príkladov požiadaviek na tepelnú vodivosť pre rôzne priemyselné odvetvia:
automobilový priemysel
V automobilovom priemysle sú vodou chladené doskové zostavy široko používané v batériách EV, výkonovej elektronike a chladiacich systémoch motora. Požiadavky na tepelnú vodivosť pre automobilové vodou chladené doskové zostavy sú relatívne vysoké v dôsledku vysokej hustoty výkonu a širokého rozsahu prevádzkových teplôt.
Napríklad v systéme chladenia batérie EV musia mať vodou chladené doskové zostavy tepelnú vodivosť aspoň 100 W/(m·K), aby sa zabezpečil účinný odvod tepla. Okrem toho, vodou chladený doskový materiál musí byť ľahký, odolný voči korózii a musí mať dobré mechanické vlastnosti, aby spĺňal požiadavky automobilových aplikácií.
nᚼahká vodná chladiaca doska pre automobilový ovládačje špeciálne navrhnutý pre automobilové aplikácie, ponúka vysokú tepelnú vodivosť a vynikajúce mechanické vlastnosti. Je vyrobený z vysoko kvalitnej hliníkovej zliatiny, ktorá poskytuje dobrú odolnosť proti korózii a ľahký dizajn.
Priemysel skladovania energie
V priemysle skladovania energie sa vodou chladené doskové zostavy používajú v systémoch akumulátorov energie, ako sú lítium-iónové batérie a prietokové batérie. Požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy na akumuláciu energie sú tiež vysoké, aby sa zabezpečila bezpečná a efektívna prevádzka batériových systémov.
Napríklad vo veľkom systéme akumulátorov energie musia mať vodou chladené doskové zostavy tepelnú vodivosť aspoň 200 W/(m·K), aby sa teplota batérie udržala v úzkom rozsahu. Pomáha to zlepšiť výkon batérie, predĺžiť životnosť batérie a znížiť riziko úniku tepla.
nášVodná chladiaca doska na akumulátor energie dutého typuje navrhnutý tak, aby spĺňal vysoké požiadavky na tepelnú vodivosť aplikácií na skladovanie energie. Vyznačuje sa štruktúrou dutinového typu, ktorá poskytuje vynikajúci prenos tepla a rovnomerné rozloženie teploty.
Elektronický priemysel
V elektronickom priemysle sa vodou chladené doskové zostavy používajú vo vysokovýkonných elektronických zariadeniach, ako sú servery, dátové centrá a výkonové zosilňovače. Požiadavky na tepelnú vodivosť pre elektronické vodou chladené doskové zostavy sú tiež vysoké, aby sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka elektronických zariadení.
Napríklad v systéme chladenia serverov v dátovom centre musia mať vodou chladené doskové zostavy tepelnú vodivosť aspoň 300 W/(m·K), aby účinne odvádzali teplo generované komponentmi servera. Pomáha to znížiť spotrebu energie chladiaceho systému a zlepšiť celkový výkon dátového centra.
Záver
Záverom možno povedať, že požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy sú ovplyvnené niekoľkými faktormi, vrátane hustoty výkonu zdroja tepla, rozsahu prevádzkových teplôt, prietoku chladiacej vody a konštrukcie vodou chladenej platne. Rôzne priemyselné odvetvia majú rôzne požiadavky na tepelnú vodivosť pre vodou chladené doskové zostavy v závislosti od konkrétnej aplikácie.
Ako dodávateľ vodou chladených doskových zostáv chápeme dôležitosť tepelnej vodivosti pri zabezpečovaní účinnosti a výkonu našich produktov. Ponúkame široký sortiment vodou chladených doskových zostáv s rôznymi úrovňami tepelnej vodivosti, aby sme uspokojili rôznorodé potreby našich zákazníkov. Naše produkty sú vyrobené z vysoko kvalitných materiálov a sú navrhnuté s použitím pokročilých výrobných procesov, aby sa zabezpečil spoľahlivý výkon a dlhá životnosť.
Ak máte záujem o naše vodou chladené doskové zostavy alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa požiadaviek na tepelnú vodivosť, neváhajte nás kontaktovať pre obstaranie a rokovanie. Tešíme sa na spoluprácu pri poskytovaní najlepších riešení chladenia pre vaše aplikácie.
Referencie
- Incropera, FP a DeWitt, DP (2002). Základy prenosu tepla a hmoty. John Wiley & Sons.
- Kakac, S., & Pramuanjaroenkij, A. (2005). Príručka jednofázového konvekčného prenosu tepla. John Wiley & Sons.
- Wang, L. a Mujumdar, AS (2007). Výpočtový prenos tepla: Základy a aplikácie. Taylor a Francis.