Porównanie technologii chłodzenia powietrzem i cieczą dla urządzeń energoelektronicznych

Wraz z ciągłym rozwojem technologii energoelektronicznej ilość urządzeń przekształtnikowych jest zwykle zwarta, a system jest złożony. Wysoka gęstość ciepła stała się nieodpartym trendem rozwojowym. W celu zaspokojenia zapotrzebowania na wysoką gęstość ciepła, tradycyjne rozwiązania termiczne, takie jak wentylatory i grzejniki, wciąż są innowacyjne, a nowatorskie i wydajne metody rozpraszania ciepła pojawiają się w nieskończoność. W obliczu wielu metod chłodzenia, projektanci stali się wielką troską o rozróżnienie zdolności rozpraszania ciepła różnych metod rozpraszania ciepła, aby wybrać ekonomiczną i niezawodną metodę rozpraszania ciepła.

Zdolność wymiany ciepła:

W przypadku powietrza współczynnik przenikania ciepła naturalnego chłodzenia powietrzem jest bardzo niski i wynosi maksymalnie 10W/(m2k). Jeśli różnica temperatur między powierzchnią radiatora a powietrzem wynosi 50 stopni, ciepło odbierane przez powietrze na centymetr kwadratowy powierzchni rozpraszania ciepła wynosi do 0,05 W. Tryb wymiany ciepła z najsilniejszą zdolnością wymiany ciepła to proces wymiany ciepła ze zmianą fazową, a kolejność współczynnika przenikania ciepła wody wynosi 103 ~ 104. Powodem, dla którego zdolność wymiany ciepła rury cieplnej jest świetna, jest to, że przenikanie ciepła Proces sekcji parowania i sekcji kondensacji polega na przemianie fazowej wymiany ciepła.

Chłodzenie powietrzem:

Metoda chłodzenia powietrzem ma niski koszt i wysoką niezawodność. Jednak ze względu na małą zdolność rozpraszania ciepła ma zastosowanie tylko w przypadku małej mocy i dużej przestrzeni rozpraszania ciepła. Obecnie gorącym punktem badawczym radiatora chłodzonego powietrzem jest zintegrowanie rury cieplnej i żebra, wykorzystanie wysokiej zdolności wymiany ciepła rury cieplnej do równomiernego przenoszenia ciepła na powierzchnię żebra, poprawa jednorodności temperatury powierzchni żebra, a następnie poprawa jej wydajność rozpraszania ciepła. Chłodzenie konwekcyjne z wymuszonym obiegiem powietrza jest obecnie powszechną metodą chłodzenia elementów energoelektronicznych. Jego wspólną konstrukcją jest forma chłodnicy i wentylatora. Chociaż konstrukcja ma wygodną realizację i niski koszt, jej zdolność rozpraszania ciepła jest ograniczona.

Chłodzenie cieczą:

Chociaż technologia chłodzenia powietrzem wciąż się poprawia, samo chłodzenie powietrzem jest ograniczone przez zdolność rozpraszania ciepła. Wraz z ciągłym doskonaleniem strumienia ciepła popularne będzie stosowanie urządzeń chłodzących cieczą o większej zdolności odprowadzania ciepła. Według badań przybliżony zakres współczynnika przenikania ciepła wymuszonej konwekcji gazu wynosi 20 ~ 100 W/(stopień M2), a współczynnik przenikania ciepła wymuszonej konwekcji wody wynosi do 15000 w/(stopień M2), czyli więcej niż 100 razy większa od wymuszonej konwekcji powietrza.

Ocena zdolności rozpraszania ciepła przez radiator jest ograniczona przez wiele czynników, ponieważ jest również ograniczona warunkami środowiskowymi, rozmiarem komponentów, temperaturą stołu radiatora i innymi czynnikami.