Kinerja perpindahan panas pelat berpendingin cairan terutama terkait dengan koefisien perpindahan panas konvektif dan keseragaman suhu permukaan sumber panas.
Apakah perpindahan panas pelat berpendingin cairan cukup cepat, apakah suhu permukaannya seragam, dan apakah ada perbedaan suhu lokal yang besar merupakan indikator untuk menilai kinerja pelat pendingin cairan.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar, desain sirip saluran aliran internal pada pelat berpendingin air di pasaran tidak hanya meningkatkan area kontak antara aliran air dan permukaan pembuangan panas, tetapi juga meningkatkan kecepatan aliran konvektif, sehingga meningkatkan koefisien perpindahan panas konvektif dan membuatnya lebih kondusif terhadap pembuangan panas.
Dengan menyesuaikan lebar saluran aliran di dalam pelat pendingin air, koefisien perpindahan panas konvektif dapat ditingkatkan. Semakin sempit lebarnya, semakin tinggi laju aliran pendingin, dan semakin tinggi pula koefisien perpindahan panas konvektif alami. Selain mengubah lebar saluran secara langsung, beberapa lapisan sirip juga dapat ditambahkan ke saluran untuk membentuk saluran mikro yang lebih sempit dan meningkatkan area pembuangan panas.
Peningkatan keseragaman suhu permukaan sumber panas dapat dimulai dengan mengoptimalkan desain tata letak saluran aliran. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, setelah mengoptimalkan Gambar 1, perbedaan suhu pada Gambar 2 menurun sebesar 5%, sedangkan efisiensi perpindahan panas meningkat sebesar 39%. Oleh karena itu, mengoptimalkan desain tata letak proses dapat meningkatkan perpindahan panas dan meningkatkan keseragaman suhu.
Simulasi Disipasi Panas
Seluruh proses simulasi pembuangan panas pelat pendingin cair menggunakan platform ANSYS Workbench akan diperkenalkan. Berikut ini akan dijelaskan desain optimasi pelat pendingin cair melalui hasil simulasi empat versi pelat pendingin cair A, B, C, dan D dengan struktur saluran yang berbeda. Pertama, kami membandingkan peta awan suhu pelat bawah:
Dari modelnya, kita dapat melihat bahwa sirip pelat pendingin cair versi A lebih lebar dan tidak berkesinambungan; sirip pelat pendingin cair versi B lebih sempit dan tidak berkesinambungan; lebar sirip pelat pendingin cair versi C tidak rata, ujungnya lebar dan bagian tengahnya sempit, dan juga tidak berkesinambungan; pelat pendingin cair versi D memiliki lebar yang sempit dan berkesinambungan.
Dengan membandingkan peta awan suhu dengan suhu titik yang sesuai, dapat ditemukan bahwa suhu pelat pendingin cair versi keempat relatif seragam di bagian kontak papan IGBT. Meskipun perbedaannya tidak signifikan, suhu keseluruhan A dan C dengan lebar sirip yang lebih lebar masih sedikit lebih rendah daripada B dan D dengan lebar sirip yang lebih sempit. Dan secara keseluruhan, C memiliki efek suhu terbaik, sedangkan D memiliki suhu lokal yang tinggi dan efek suhu keseluruhan terburuk (peta awan suhu sisi lain pelat bawah dan pelat penutup juga menunjukkan hasil yang serupa). Suhu yang terlihat terkait dengan lebar sirip.
Kemudian bandingkan peta awan kecepatan di dalam saluran aliran:
Dapat dilihat bahwa kecepatan aliran pada saluran A dan C dengan lebar sirip yang lebih lebar umumnya lebih tinggi daripada kecepatan aliran pada saluran B dan D dengan lebar sirip yang lebih sempit. Dapat dilihat bahwa semakin lebar sirip, semakin cepat kecepatan aliran air, dan semakin baik efek pendinginannya.
Namun, harus ada juga ruang untuk aliran air. Karena adanya kolom di sudut saluran aliran A dan lebar sirip yang seragam, kecepatan aliran keseluruhan lebih cepat daripada C;
Namun, sirip kontinu D memiliki kecepatan aliran yang sangat rendah atau bahkan stagnan di beberapa area, sedangkan sirip terputus-putus A, B, dan C tidak memiliki situasi seperti itu. Oleh karena itu, menurut peta awan kecepatan, dapat dilihat bahwa A memiliki efek yang lebih baik, sedangkan D memiliki efek yang lebih buruk.
Amati dan bandingkan melalui diagram penampang vektor kecepatan:
Dapat dilihat bahwa kecuali untuk interupsi lokal D, vektor kecepatan dalam saluran aliran dari tiga pelat pendingin air lainnya sangat kontinu dan normal. Jadi hasil sirip terputus-putus lebih baik daripada sirip kontinu.
Selain itu, citra pasca-pemrosesan lainnya dapat digunakan untuk mengamati besaran fisik lainnya dan menganalisis, membandingkan, serta mengoptimalkannya, yang tidak akan dijelaskan lebih lanjut di sini. Berdasarkan ketiga analisis di atas, dapat dilihat bahwa A dan C relatif baik, tetapi penyesuaian lebih lanjut perlu dilakukan dengan mempertimbangkan situasi dan biaya pemrosesan aktual.
Ringkasan
Contoh ini terutama memanfaatkan perbedaan lebar dan bentuk sirip untuk pengoptimalan, dan tentu saja, lebar dan bentuk saluran aliran serta desain lainnya juga dapat diubah untuk pengoptimalan, yang tentu saja menghasilkan hasil yang berbeda. Namun, terlepas dari desainnya, dampak prosedur pemrosesan dan biaya juga harus dipertimbangkan.
Tag populer: optimasi saluran aliran heat sink berpendingin cairan, Cina, pemasok, produsen, pabrik, disesuaikan, sampel gratis, dibuat di Cina
