Сравнение технологий воздушного и жидкостного охлаждения

   С непрерывным развитием технологии силовой электроники объем преобразовательного оборудования имеет тенденцию быть компактным, а система имеет тенденцию быть сложной. Высокая плотность тепла стала непреодолимой тенденцией развития. Чтобы удовлетворить спрос на высокую плотность тепла, традиционные технологические решения, такие как вентиляторы и радиаторы, продолжают внедрять инновации, а в мире появляются новые и эффективные методы рассеивания тепла.бесконечно. Перед многими методами рассеивания тепла конструкторы должны различать теплоотдачу различных методов рассеивания тепла, чтобы выбрать экономичный и надежный метод рассеивания тепла.

Теплопроводность:

Для воздуха коэффициент теплопередачи естественного воздушного охлаждения очень низок, максимум 10 Вт/(м2к). Если разница температур между поверхностью радиатора и воздухом составляет 50 °C, тепло, отводимое воздухом на квадратный сантиметр площади рассеивания тепла, составляет до 0,05 Вт. Режим теплопередачи с самой сильной теплопередающей способностью – это процесс теплопередачи с фазовым переходом, а порядок коэффициента теплопередачи воды составляет 103~104. Причина, по которой теплопередающая способность тепловой трубки велика, заключается в том, что процесс теплопередачи испарительной секции и конденсационной секции является фазовым переходом теплопередачи.

Воздушное охлаждение:

Режим воздушного охлаждения имеет низкую стоимость и высокую надежность, но из-за своей небольшой теплоотдачи он применим только в случае малой мощности рассеивания тепла и большого пространства рассеивания тепла. В настоящее время исследовательская горячая точка радиатора с воздушным охлаждением заключается в интеграции тепловой трубки и ребра радиатора, использовании высокой теплопередающей способности тепловой трубки для равномерной передачи тепла на поверхность ребра, улучшении равномерности температуры поверхности плавника, а затем повышении эффективности ее рассеивания тепла. Воздушно-принудительное конвекционное охлаждение является распространенным методом охлаждения для силовых электронных компонентов, а его общей структурой является форма радиатора и вентилятора. Хотя конструкция имеет удобную реализацию и низкую стоимость, ее теплоотдача ограничена.

Жидкостное охлаждение:

Хотя технология воздушного охлаждения продолжает совершенствоваться, само воздушное охлаждение ограничено способностью рассеивать тепло. При постоянном улучшении теплового потока будет популярно применение жидкостных охлаждающих устройств с большей теплоотдачей. Согласно прилагаемой таблице, приблизительный диапазон коэффициента газовой принудительной конвекции составляет 20 ~ 100 Вт / (M2 ° C), а коэффициент теплопередачи принудительной конвекции воды достигает 15000 Вт / (M2 ° C), что более чем в 100 раз больше, чем у принудительной конвекции газа.

Сводка:

1. При ограничении пространства рассеивания тепла предел рассеивания тепла системы воздушного охлаждения составляет около 5 Вт / см2. Если не ограничиваться пространством рассеивания тепла, увеличение объема воздуха вентилятора и увеличение площади радиатора сделают теплоотдачу системы воздушного охлаждения выше.

2. Теплоотдача системы жидкостного охлаждения на порядок выше, чем у системы воздушного охлаждения, и ее потенциал рассеивания тепла не был использован в полной мере. В настоящее время режимом принудительного конвекционного охлаждения воды в микроканале является режим с максимальной теплоотдачей в системе водяного охлаждения, а ее теплоотдача может достигать 790 Вт/см2.

3. Оценка теплоотдачи радиатора ограничена многими факторами, включая условия окружающей среды, размер компонентов, температуру стола радиатора и другие факторы. Конкретные условия должны быть проанализированы.