تحسين قناة تدفق المشتت الحراري المبرد بالسائل

يرتبط أداء نقل الحرارة للوحة المبردة بالسائل بشكل أساسي بمعامل نقل الحرارة الحملي وتوحيد درجة حرارة سطح مصدر الحرارة.

ما إذا كان نقل الحرارة للوحة المبردة بالسائل سريعًا بدرجة كافية، وما إذا كانت درجة حرارة السطح موحدة، وما إذا كان هناك فرق كبير في درجة الحرارة المحلية، كلها مؤشرات للحكم على أداء لوحة التبريد السائل.

كما هو موضح في الشكل، فإن تصميم زعانف قناة التدفق الداخلية في اللوحات المبردة بالماء الموجودة في السوق لا يزيد فقط من مساحة التلامس بين تدفق الماء وسطح تبديد الحرارة، بل يزيد أيضًا من سرعة التدفق الحراري، وبالتالي زيادة معامل نقل الحرارة الحراري وجعله أكثر ملاءمة لتبديد الحرارة.

من خلال تعديل عرض قنوات التدفق داخل لوحة تبريد المياه، يمكن تعزيز معامل نقل الحرارة الحملية. فكلما كان العرض أضيق، زاد معدل تدفق المبرد، وزاد معامل نقل الحرارة الحملية الطبيعية. بالإضافة إلى تغيير عرض القناة بشكل مباشر، يمكن أيضًا إضافة طبقات متعددة من الزعانف إلى القناة لتشكيل قنوات دقيقة أضيق وزيادة مساحة تبديد الحرارة.
 

يمكن أن يبدأ تحسين اتساق درجة حرارة سطح مصدر الحرارة بتحسين تصميم تخطيط قناة التدفق. كما هو موضح في الشكل، بعد تحسين الشكل 1، انخفض فرق درجة الحرارة في الشكل 2 بنسبة 5%، بينما زادت كفاءة نقل الحرارة بنسبة 39%. لذلك، فإن تحسين تصميم تخطيط العملية يمكن أن يعزز نقل الحرارة ويحسن اتساق درجة الحرارة.

محاكاة تبديد الحرارة

سيتم تقديم العملية الكاملة لمحاكاة تبديد الحرارة لألواح التبريد السائل باستخدام منصة ANSYS Workbench. فيما يلي شرح لتصميم تحسين ألواح التبريد السائل من خلال نتائج محاكاة أربع نسخ من ألواح التبريد السائل A وB وC وD مع هياكل قنوات مختلفة. أولاً، نقارن خرائط سحابة درجة حرارة اللوحة السفلية:

من النموذج، يمكننا أن نرى أن زعانف لوحة التبريد السائل من الإصدار A أوسع ومتقطعة؛ زعانف لوحة التبريد السائل من الإصدار B ضيقة ومتقطعة؛ عرض زعانف لوحة التبريد السائل من الإصدار C غير متساوٍ، مع أطراف عريضة ووسط ضيق، ومتقطع أيضًا؛ تتميز لوحة التبريد السائل من الإصدار D بعرض ضيق ومستمر.

من خلال مقارنة خريطة سحابة درجة الحرارة بدرجة حرارة النقطة المقابلة، يمكن إيجاد أن درجة حرارة لوحة التبريد السائل للإصدار الرابع موحدة نسبيًا عند جزء التلامس من لوحة IGBT. على الرغم من أن الاختلاف ليس كبيرًا، إلا أن درجة الحرارة الكلية لـ A و C ذات عرض الزعانف الأوسع لا تزال أقل قليلاً من درجة حرارة B و D ذات عرض الزعانف الأضيق. وبشكل عام، تتمتع C بأفضل تأثير لدرجة الحرارة، بينما تتمتع D بدرجات حرارة محلية عالية وأسوأ تأثير لدرجة الحرارة الكلية (تُظهر خرائط سحابة درجة الحرارة للجانب الآخر من اللوحة السفلية ولوحة الغطاء أيضًا نتائج مماثلة). ترتبط درجة الحرارة المرئية بعرض الزعانف.

ثم قم بمقارنة خريطة سرعة السحابة داخل قناة التدفق:

يمكن ملاحظة أن سرعة التدفق في القناتين A وC ذات عرض الزعانف الأوسع تكون أعلى بشكل عام من تلك الموجودة في القناتين B وD ذات عرض الزعانف الأضيق. ويمكن ملاحظة أنه كلما كانت الزعانف أوسع، زادت سرعة تدفق الماء، وتحسن تأثير التبريد.

ومع ذلك، يجب أن يكون هناك أيضًا بعض المساحة لتدفق المياه. نظرًا لوجود أعمدة في زوايا قناة تدفق A والعرض الموحد للزعانف، فإن سرعة التدفق الإجمالية أسرع من C؛

ومع ذلك، فإن الزعانف المستمرة D لها سرعة تدفق منخفضة للغاية أو حتى راكدة في بعض المناطق، في حين أن الزعانف المتقطعة A وB وC لا تعاني من مثل هذا الوضع. لذلك، وفقًا لخريطة سرعة السحب، يمكن ملاحظة أن A لها تأثير أفضل، بينما D لها تأثير أضعف.

لاحظ وقارن من خلال مخطط المقطع العرضي لمتجه السرعة:

يمكن ملاحظة أنه باستثناء الانقطاع المحلي لـ D، فإن متجهات السرعة في قنوات التدفق للصفائح الثلاثة الأخرى لتبريد المياه مستمرة جدًا وطبيعية. لذا فإن نتيجة الزعانف غير المستمرة أفضل من نتيجة الزعانف المستمرة.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام صور أخرى بعد المعالجة لمراقبة كميات فيزيائية أخرى وتحليلها ومقارنتها وتحسينها، وهو ما لن يتم وصفه بمزيد من التفصيل هنا. بناءً على التحليلات الثلاثة أعلاه، يمكن ملاحظة أن A وC جيدان نسبيًا، ولكن يلزم إجراء المزيد من التعديلات مع مراعاة موقف المعالجة الفعلي والتكلفة.

ملخص
يعتمد هذا المثال بشكل أساسي على الاختلافات في عرض وشكل الزعانف لتحسين الأداء، وبالطبع يمكن أيضًا تغيير عرض وشكل قناة التدفق والتصميمات الأخرى لتحسين الأداء، مما يؤدي بطبيعة الحال إلى نتائج مختلفة. ومع ذلك، بغض النظر عن التصميم، يجب أيضًا مراعاة تأثير إجراءات المعالجة والتكاليف.

الوسم : تحسين قناة تدفق المشتت الحراري المبرد بالسائل، الصين، الموردين، الشركات المصنعة، المصنع، مخصص، عينة مجانية، صنع في الصين, صفيحة باردة سائلة, لوحات تبريد سائل مكنسة فراغ, تفريغ التبريد السائل