Wytyczne projektowe zimnej płyty dotyczące zarządzania cieplnego magazynowania energii w przemyśle
W układzie akumulatorowym metalowy grzejnik odpowiedni do napełniania w pośrednim kontakcie płynem roboczym chłodzonym cieczą nazywany jest chłodzeniem cieczą. Płyty chłodzone cieczą to zwykle metalowe płyty lub rury wytłaczane lub tłoczone z narzędzi szlifierskich ze stopu aluminium, które są spawane i formowane. Istnieją trzy rodzaje spawania płyt chłodzonych cieczą: lutowanie twarde, zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem i lutowanie twarde bez lutowania.
Proces lutowania jest szeroko stosowany w tradycyjnym spawaniu chłodnic samochodowych. Wykorzystuje płynny materiał lutowniczy do zwilżenia materiału podstawowego, wypełnienia szczeliny interfejsu i dyfuzji z materiałem podstawowym w celu połączenia spawanych części. Zaletą spawania jest to, że może spawać złożone konstrukcje, a grubość spawanych części może być bardzo cienka. Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem to proces spawania, w którym wykorzystuje się ciepło wytwarzane przez wzajemny ruch i tarcie pomiędzy głowicą spawalniczą a powierzchnią czołową przedmiotu obrabianego, aby uzyskać na końcu stan termoplastyczny. Ten rodzaj spawania wymaga, aby przedmiot obrabiany miał wystarczającą wytrzymałość. Lutowanie bezmateriałowe opracowano na bazie lutowania twardego, dzięki czemu można zminimalizować grubość i wagę spawanych części.
Technologia chłodzenia cieczą obejmuje głównie trzy typy: chłodzenie cieczą z zimną płytą, chłodzenie cieczą zanurzeniową i chłodzenie cieczą w sprayu. Chłodzenie cieczą z zimną płytą to metoda, w której ciepło z elementów o wysokiej temperaturze, takich jak chipy serwerowe, jest pośrednio przenoszone do cieczy przez płytę zimną w celu rozproszenia ciepła, podczas gdy elementy o niskim nagrzewaniu są nadal chłodzone poprzez chłodzenie powietrzem. Chłodzenie cieczą zanurzeniową ma miejsce, gdy serwer jest całkowicie zanurzony w płynie chłodzącym
Ciepło wytwarzane przez element grzejny jest bezpośrednio przekazywane do płynu chłodzącego, który jest rozpraszany poprzez przepływ cyrkulacyjny lub zmianę fazy parowania i kondensacji płynu chłodzącego. Wśród nich przepływ obiegowy chłodziwa to jednofazowe chłodzenie cieczą zanurzeniową, a zmiana fazy kondensacji parowania chłodziwa to chłodzenie cieczą zanurzeniową ze zmianą fazy. Sterowanie chłodzeniem cieczą zanurzeniową ze zmianą fazy jest bardziej złożone i wymaga wyższych wymagań. Chłodzenie cieczą natryskową to metoda chłodzenia polegająca na bezpośrednim natryskiwaniu cieczy chłodzącej na elementy grzewcze, takie jak wióry, i rozpraszaniu ciepła poprzez konwekcyjny transfer ciepła. Obecnie głównymi formami są chłodzenie cieczą z zimną płytą i jednofazowe chłodzenie cieczą zanurzeniową.
Zgodnie z trendem ewolucji chipów, pobór mocy przez konstrukcję chipa TDP stale rośnie, przy pojedynczym poborze mocy osiągającym 350 W, a pojedynczym nawet 500 W, który będzie nadal rósł w przyszłości. Obecnie różne technologie chłodzenia cieczą mogą w przyszłości sprostać długoterminowym potrzebom w zakresie odprowadzania ciepła z chipów, a nadal istnieje pole do ulepszeń. Na przykład chłodzenie cieczą z zimną płytą może zmniejszyć opór cieplny styków, konstrukcja mikrokanałów może wzmocnić przenoszenie ciepła, a chłodzenie cieczą zanurzeniową i natryskową może poprawić pola przepływu.
Jeśli chodzi o wybór chłodziwa, w branży dostępne są opcje takie jak 25% roztwór glikolu etylenowego, roztwór glikolu propylenowego, woda dejonizowana itp. Stężenie 25% nie jest wartością stałą i może wynosić od 20% do 30%. Stężenie nie powinno być zbyt wysokie, co wpływa na przepływ i odprowadzanie ciepła płynu roboczego. Nie powinna być również zbyt niska i nie może odgrywać roli w zapobieganiu zamarzaniu i hamowaniu drobnoustrojów. Gdy stężenie przekracza 20%, roztwory glikolu etylenowego i glikolu propylenowego mogą mieć pewne działanie hamujące na mikroorganizmy. Woda dejonizowana ma dobrą wydajność wymiany ciepła, bardzo niską przewodność, dojrzały proces przygotowania, jest nietoksyczna i bezpieczna. Jest to jeden z alternatywnych płynów chłodzących, jednak należy zwrócić uwagę na konserwację płynu chłodzącego.
W przyszłości inżynierowie zajmujący się projektowaniem termicznym muszą dokładnie uchwycić kierunek ewolucji technologicznej i aktywnie prowadzić dyskusje i analizy na temat zastosowań chłodzenia cieczą. Podkreślaj innowacyjny i niskoemisyjny rozwój, aktywnie prowadź badania i próby pilotażowe technologii chłodzenia cieczą oraz zapewniaj wydajne i stabilne rozwiązania termiczne do zarządzania ciepłem magazynowania energii.
