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Conception de plaques froides pour la gestion thermique

Les méthodes de refroidissement liquide sont excellentes parce qu'elles refroidissent bien. Il existe deux types de technologie. Il s'agit des méthodes avec et sans contact. Cette division dépend du contact direct avec le dispositif générateur de chaleur. Les solutions de refroidissement liquide par contact comprennent l'immersion et le refroidissement par pulvérisation. Les solutions de refroidissement liquide sans contact sont généralement le refroidissement par plaque froide.

Parmi les trois types de refroidissement liquide, la technologie des plaques de refroidissement liquide est la plus ancienne et la plus populaire. Elle est la plus mature et la plus opérationnelle sur le marché.

Le plaque froide refroidissement liquide transfère principalement la chaleur des composants vers le liquide de refroidissement. Ce liquide se trouve dans un tuyau qui entoure la plaque froide. La plaque est une cavité fermée constituée de métaux thermoconducteurs tels que le cuivre et l'aluminium. Le liquide de refroidissement évacue la chaleur. Il utilise le fluide de travail pour transporter la chaleur vers l'extrémité arrière afin de la refroidir.

Conception de plaques froides pour la gestion thermique -Trumonytechs

Table des matières

Les avantages en termes d'application sont au nombre de quatre

  1. Bonne compatibilité avec les matériaux.
  2. Exigences moindres pour les dispositifs de production de chaleur et installation plus simple.
  3.  Coût réduit, développement rapide des applications, pas besoin d'unités coûteuses refroidies à l'eau.
  4.  Haute densité, haute efficacité et haute fiabilité.

Types de tôles froides les plus courants

2.1. Profil + Soudage par friction Stir

Ce type de plaque froide utilise un processus d'extrusion pour façonner directement les patins de la plaque froide, en utilisant l'usinage pour ouvrir la circulation et enfin en utilisant un processus de soudage par friction pour sceller les patins et le récepteur.

Soudage par friction profilé + Stir - Conception de plaques froides pour la gestion thermique

Avantages

  1. Bonne fiabilité
  2. Bonne capacité de charge
  3. Bonne planéité de la surface
  4. Bon effet de transfert de chaleur
  5. Efficacité élevée de la production

Inconvénients

  1. Traitement plus complexe, coût élevé
  2. Plus épais et plus lourd
  3. Forte occupation de l'espace
  4. Faible densité de dissipation de la chaleur, surface ne convenant pas à la conception de trop nombreux trous de vis

2.2. Plaques de refroidissement liquide à tube harmonica

Le principe de ce procédé consiste à extruder de l'aluminium pour créer les patins, puis à les souder avec les deux collecteurs d'extrémité.

Conception de plaques froides pour la gestion thermique

Avantages

  1. Faible coût et poids léger
  2. Structure simple et efficacité de production élevée

Inconvénients

  1. Coulissement unique, petite surface de contact
  2. Paroi mince, effet d'échange thermique moyen, mauvaise résistance à la charge

2.3 Plaques de refroidissement liquide par soufflage

Les plaques de refroidissement liquide par soufflage sont les plaques de refroidissement liquide les plus importantes à l'heure actuelle. La plaque de traitement imprime la composition en graphite du pipeline, en combinant les deux plaques par laminage à chaud, en soufflant du gaz pour souffler le pipeline.

Plaques de refroidissement liquide par soufflage - Conception de plaques de refroidissement

Avantages

  1. Faible coût et grande efficacité de production
  2. Efficacité élevée du transfert de chaleur et vitesse de refroidissement rapide
  3. La position la plus fine peut être atteinte 0,5 mm, poids léger

Inconvénients

  1. Matériau souple, manque de résistance à la pression et de solidité
  2. Faible performance, risque de fuite

2.4. Plaques de refroidissement liquide estampées

Le principe de ce procédé consiste à utiliser des presses et des matrices pour estamper l'aluminium afin de créer une déformation plastique et de former des canaux d'écoulement, les coques supérieures et inférieures étant soudées par brasage.

Plaques de refroidissement liquide estampées-Cold Plate Design

Avantages

  1. Les patins peuvent être de n'importe quel modèle
  2. Grande surface de contact, bon effet d'échange thermique
  3. Efficacité élevée de la production
  4. Résistance à la pression et à la force élevées

Inconvénients

  1. Nécessité d'ouvrir le moule, coût élevé
  2. Exigences élevées en matière de nivellement, difficulté d'installation

2.5 Plaques et ailettes de refroidissement liquide

Le principe de ces plaques de refroidissement liquide consiste à remplir les panneaux conducteurs de chaleur supérieur et inférieur d'ailettes de transfert de chaleur dentelées, qui sont ensuite scellées par une technologie de brasage sous vide sans flux de brasage.

Avantages

  1. Propreté de surface élevée, bonne fluidité et résistance à la corrosion
  2. Performance du transfert de chaleur, meilleure uniformité des voies d'écoulement

Inconvénients

  1. Coût élevé
  2. Exigences élevées en matière de planéité, difficulté d'installation

Facteurs thermiques pour la conception des plaques de refroidissement

Les étapes de conception des plaques refroidies par liquide sont similaires à celles des dissipateurs thermiques. Elles s'appliquent aux équipements refroidis par air ou naturellement refroidis. Le fluide auquel la plaque froide est exposée est un liquide ; pour le refroidissement par air ou la dissipation naturelle de la chaleur, le fluide est un gaz.

Les facteurs de base à prendre en compte lors de la conception d'une plaque froide

  1. l'augmentation de la surface de contact entre le solide et le fluide dans un volume d'espace donné, ce qui améliore le transfert de chaleur.

  2. contact avec la source de chaleur par l'intermédiaire du matériau d'interface thermoconducteur.

  3. la surface de contact du fluide avec le solide.

  4. Transfert de chaleur de la source de production de chaleur à la plaque froide, puis au fluide liquide circulant dans la plaque froide et évacué du système.

Spécifications thermiques de la plaque froide

Les facteurs de la source de production de chaleur jouent un rôle majeur dans la détermination du coût et de la complexité de la conception de la plaque froide. Les facteurs de dissipation de la chaleur peuvent être divisés en quatre types de variables. Il s'agit du flux thermique uniforme, du débit fixe, de la perte de charge maximale et de la température de surface maximale. Les variables sont également ajustées pour répondre aux besoins du client. Elles peuvent être divisées en quatre utilisations principales.

Scénario 1 : L'entrée est un flux de chaleur uniforme. Le débit est fixe. La perte de charge est limitée à un débit fixe. La température de surface a un maximum spécifié. Une température de surface uniforme n'est pas nécessaire.

Scénario 2 : Les données d'entrée sont les suivantes : un flux thermique constant, un débit fixe et une chute de pression maximale définie. Le système a également une température de surface maximale définie. Il n'est pas nécessaire que la surface ait une température uniforme. Au contraire, les charges thermiques varient de manière irrégulière. Elles sont généralement concentrées en plusieurs endroits sous le composant ou dans une zone spécifique.

Scénario 3 : L'entrée a un flux de chaleur uniforme. Le débit est fixe. La perte de charge est limitée. La perte de charge est limitée à un débit fixe. Il y a une variation non uniforme de la température à la surface de la plaque froide. Les températures varient à travers les composants.

Scénario 4 : C'est la même chose que les scénarios 1, 2 et 3. Mais la température maximale doit être uniforme. Elle doit être uniforme sur l'ensemble de la plaque froide ou sous un composant spécifique.

Trumonytech a de l'expérience dans la conception de panneaux froids. Les scénarios deux et trois sont courants avec les panneaux à refroidissement fixe. Mais pour les scénarios un et quatre, la conception devient plus complexe et plus coûteuse. Lors de la conception d'un panneau à refroidissement fixe spécifié par le client, les experts thermiques de Trumonytechs suivent les étapes suivantes. Ils définissent la carte thermique, élaborent un concept de circuit liquide, calculent l'élévation de température et la perte de charge, et ajustent le tracé du circuit si nécessaire.

Nous réalisons un prototype sur la base des paramètres entrés par le client et concevons la plaque de froid avec le processus le plus fiable. Une fois la conception terminée, nous simulons et testons la plaque froide. Nous vérifions la chute de pression, la température d'entrée, la température de sortie et les différences de température. Nous vérifions également la différence de température maximale entre la surface de la plaque froide et la différence de température maximale du bloc-batterie. Ces tests permettent de vérifier la faisabilité de la conception avant la production en série.

conception des plaques de refroidissement liquide

Notre processus de conception étape par étape :

1. Former d'abord le concept de circuit liquide, puis calculer la température et la perte de charge.

2. Déterminer le matériau de la plaque froide

1) Le coût, la disponibilité, l'aptitude au traitement et d'autres facteurs généraux de conception
2. Conductivité thermique, compatibilité chimique avec le liquide, densité du matériau, point de congélation et point d'ébullition

3. Conception de la voie d'écoulement

La direction du fluide dans un système de refroidissement liquide affecte directement la direction du transfert de chaleur et l'efficacité du transfert, nos ingénieurs prennent en compte des facteurs tels que :

  1. Distribution de la source de chaleur : le fluide est aussi proche que possible de la source de chaleur afin de réduire la résistance thermique à la diffusion.
  2. Évitement structurel : la voie d'écoulement doit se trouver à une distance sûre des trous fixes de la plaque froide.
  3. Disposition uniforme : le fluide doit circuler uniformément sur la plaque froide afin d'utiliser efficacement la surface du dissipateur de chaleur.
  4. Contrôler le débit : plus le débit est important, plus le coefficient de transfert de chaleur par convection est élevé.
  5. Réduire la résistance à l'écoulement : concevoir des canaux d'écoulement en série et en parallèle pour réduire la résistance à l'écoulement et le risque de fuite.
  6. Faisabilité et capacité de traitement

Comment réduire la complexité et les coûts de production

La création d'une plaque refroidie par liquide passe par une série de processus avant de devenir un produit standard en production. La première étape consiste à discuter des dessins théoriques (pour la production de panneaux refroidis par liquide en cas de personnalisation), Trumonytechs répondra à leurs besoins dans les 24 heures et organisera un séminaire technique pour raccourcir le cycle de développement et faire avancer le projet ; si aucun dessin de plaque refroidie par liquide n'est disponible, nous ferons appel à l'ingénieur technique approprié pour répondre à vos besoins en matière de refroidissement par liquide. processeurs.

"Lorsqu'elle est confrontée à des exigences complexes en matière de refroidissement liquide, l'équipe de Trumonytechs prend en compte plusieurs facteurs, outre la puissance de dissipation thermique requise par le produit lui-même (ultra-haute/ultra-faible), l'environnement d'exploitation (changements rapides des hautes et basses températures), les paramètres thermiques du cœur et les risques potentiels pour la sécurité, etc. Trumonytechs se concentrera sur la réduction de la complexité de la plaque de refroidissement, depuis la discussion des dimensions de conception, le choix du style de la plaque de refroidissement liquide (plaque, ailette, etc.) jusqu'à la conception de la plaque de refroidissement, tube à microcanaux), l'ajustement de la disposition des canaux et l'optimisation du circuit, la répartition de la zone de dissipation de la chaleur, la détermination du processus de production (CNCFSW, CMT, FDS, MIG, TIG et autres), les pièces détachées Toute la gamme des composants (boîtiers refroidis par liquide, nattes en silicone thermoconductrices) est pris en charge par Trumonytechs.

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