مقارنة أداء الصفيحة الباردة السائلة في ظل عمليات التصنيع المختلفة

تختلف مواصفات وعمليات إنتاج ألواح التبريد السائل، لكن أهمها القنوات الدقيقة هو العامل الحاسم في تحديد أداء تبديد الحرارة. لذلك، تُعدّ دراسة أنواع القنوات الدقيقة المختلفة ومقارنتها خطوةً أساسيةً في تحديد عملية تصنيع ألواح التبريد السائل. مع ذلك، هناك عوامل أخرى تؤثر على تطبيقنا العملي، مثل بيئة الاستخدام والسعر، وغيرها. لذلك، يجب أن ندرس بعناية نوع ألواح التبريد السائل المناسبة لمشروعنا. وبناءً على البحث النظري، يمكننا التوصل إلى استنتاجات. يعتمد بحثنا على:

وحدة IGBT : إجمالي الطاقة 2898 واط.

الطاقة الكلية مقسمة إلى ثلاثة أجزاء

60.9% من الطاقة إلى مصادر IGBT

29.1% من الطاقة لمصادر الثنائيات

يتم تخصيص 10% من الطاقة لطبقة الركيزة النحاسية بين الرقاقة وركيزة _{أكسيد الألومنيوم} (Al₂O₃ ₎ لتضمين خسائر التوصيل.

هناك إجمالي 18 مصدر IGBT و 18 مصدر DIODE.

حجم مصدر IGBT هو 12.56 × 12.56 × 0.14 مم

حجم مصدر الصمام الثنائي هو 9x9x0.14 مم

موزع الحرارة النحاسي بمقاس 162 × 122 × 3 مم

lمواصفات المواد كما هو موضح في ورقة البيانات

لجميع الأطباق الباردة السائلة:

الطول الإجمالي = 250 مم، العرض الإجمالي = 150 مم

معدل التدفق الإجمالي = 5.7 لتر/دقيقة

درجة الحرارة المحيطة 35 درجة مئوية

مادة الواجهة الحرارية: K=4.5 W/mK

تم إجراء الجري باستخدام الماء النقي

• لوحة قاعدة مثقوبة بالمسدس مع سدادات في فتحات الخدمة

• تصنيع معقد، تصميم غير مرن، أداء متوسط

• لوحة قاعدة مطحونة مع غطاء محكم الغلق بحلقات O + براغي

• عملية إغلاق تستغرق وقتًا طويلاً وغير موثوقة، وتصميم مرن، وأداء متوسط

• قنوات مبثوقة مع رؤوس كتلية آلية

• مشاكل الموثوقية، والأداء المنخفض، والتصميم غير المرن

• التبريد المباشر تحت الوحدات

• سطح تبريد محدود، واستبدال الوحدة معقد، وختم غير موثوق به

• طبقات متبادلة من الصفائح المثقبة

• انخفاض الضغط العالي، فعال فقط مع تدفق محدود للمياه

التصميم 1 - أنابيب نحاسية عالية التلامس مدمجة في صفيحة ألومنيوم

ملحوظة: أنبوب النحاس القطر الخارجي = 9.525 مم، سمك الجدار = 1.27 مم، خطوة أنبوب النحاس = 18.034 مم

توزيع درجة الحرارة على مصادر IGBT والثنائيات

التصميم 2 - قنوات مسطحة مطحونة بغطاء ملحوم

مثال على مادة LCP المطحونة للتطبيقات الطبية الكهربائية

قنوات السوائل W=15، H=6,8+8 قنوات السوائل W=4، H=1.5

متجهات السرعة عبر منتصف القنوات السائلة

توزيع درجة الحرارة على مصادر IGBT والثنائيات

توزيع درجة حرارة قاعدة اللوحة الباردة،

التصميم 3 - زعانف سميكة مائلة، قاعدة رقيقة

الإصدار –E2- طراز ICEPAK

متجهات السرعة عبر مركز الزعنفة المطوية المزاحة، ∆P = 26.464 كيلو باسكال، Re = 821

_{توزيع درجة حرارة قاعدة اللوحة الباردة} (R _th ) = 0.0092 ^درجة مئوية/واط

التصميم 4 - لوحة تبريد سائلة على شكل فقاعة ثعبان

متجهات السرعة عبر مركز نفطة الثعبان. ∆P = 46.603 كيلو باسكال، رقم رينولدز عبر مركز القناة Re = 6175

توزيع درجة حرارة قاعدة اللوحة الباردة

لوحات التبريد السائلة Design5-Meso Channels

متجهات السرعة عبر منتصف قناة البثور. ∆P = 6.622 كيلو باسكال

رقم رينولدز عبر مركز قناة البثرة Re _D = 781

توزيع درجة حرارة قاعدة اللوحة الباردة

ملخص المقارنة للوحات الباردة السائلة

وجدنا من خلال النمذجة والتحليل الحراري المستند إلى خمسة نماذج أن سرعة التدفق وتوزيع درجة الحرارة في كل قناة يختلفان. وبالتالي، يتوافق مخطط تبديد الحرارة الأمثل مع البيانات النظرية. بناءً على هذه البيانات، قارنّاها وحللناها لإيجاد حل فعال من حيث التكلفة، مما يعني أن ليست كل ألواح التبريد السائل عالية الأداء مناسبة.