عملکرد انتقال حرارت صفحه خنک شده با مایع عمدتاً به ضریب انتقال حرارت همرفتی و یکنواختی دمای سطح منبع گرما مربوط می شود.
اینکه آیا انتقال حرارت صفحه خنک‌شده با مایع به اندازه کافی سریع است، آیا دمای سطح یکنواخت است یا نه، و آیا اختلاف دمای محلی زیادی وجود دارد، همه شاخص‌هایی هستند که عملکرد صفحه خنک‌کننده مایع را قضاوت می‌کنند.
همانطور که در شکل نشان داده شده است، طراحی پره های کانال جریان داخلی در صفحات آب خنک موجود در بازار نه تنها باعث افزایش سطح تماس بین جریان آب و سطح پخش گرما می شود، بلکه سرعت جریان همرفتی را نیز افزایش می دهد و در نتیجه گرمای همرفتی را افزایش می دهد. ضریب انتقال و مساعدتر شدن آن برای اتلاف گرما.
با تنظیم عرض کانال های جریان در داخل صفحه خنک کننده آب، ضریب انتقال حرارت همرفتی را می توان افزایش داد. هرچه عرض باریکتر باشد، سرعت جریان مایع خنک کننده بیشتر می شود و ضریب انتقال حرارت همرفتی طبیعی بالاتر است. علاوه بر تغییر مستقیم عرض کانال، می‌توان چندین لایه باله را نیز به کانال اضافه کرد تا میکروکانال‌های باریک‌تری را تشکیل دهند و ناحیه اتلاف گرما را افزایش دهند.
بهبود یکنواختی دمای سطح منبع گرما می تواند با بهینه سازی طراحی طرح کانال جریان شروع شود. همانطور که در شکل نشان داده شده است، پس از بهینه سازی شکل 1، اختلاف دما در شکل 2 5 درصد کاهش یافت در حالی که راندمان انتقال حرارت 39 درصد افزایش یافت. بنابراین، بهینه سازی طراحی طرح فرآیند می تواند انتقال حرارت را افزایش داده و یکنواختی دما را بهبود بخشد.
شبیه سازی اتلاف حرارت
کل فرآیند شبیه سازی اتلاف حرارت صفحات خنک کننده مایع با استفاده از پلت فرم ANSYS Workbench معرفی خواهد شد. در ادامه طراحی بهینه سازی صفحات خنک کننده مایع را از طریق نتایج شبیه سازی چهار نسخه از صفحات خنک کننده مایع A، B، C و D با ساختار کانال های مختلف توضیح می دهد. در ابتدا، ما نقشه های ابر دمای صفحه پایین را با هم مقایسه می کنیم:
از مدل، می توان دید که باله های صفحه خنک کننده مایع نسخه A گسترده تر و ناپیوسته هستند. باله های صفحه خنک کننده مایع نسخه B باریک و ناپیوسته هستند. عرض پره های صفحه خنک کننده مایع نسخه C ناهموار، با انتهای پهن و وسط باریک و همچنین ناپیوسته است. صفحه خنک کننده مایع نسخه D دارای عرض باریک و پیوسته است.
با مقایسه نقشه ابر دما با دمای نقطه مربوطه، می توان دریافت که دمای صفحه خنک کننده مایع نسخه چهارم در قسمت تماس برد IGBT نسبتا یکنواخت است. اگرچه این تفاوت قابل توجه نیست، اما دمای کلی A و C با عرض باله‌های وسیع‌تر هنوز کمی کمتر از دمای B و D با عرض باله‌های باریکتر است. و به طور کلی، C بهترین اثر دما را دارد، در حالی که D دمای محلی بالا و بدترین اثر دمای کلی را دارد (نقشه‌های ابر دما از طرف دیگر صفحه پایین و صفحه پوشش نیز نتایج مشابهی را نشان می‌دهند). دمای قابل مشاهده به عرض باله ها مربوط می شود.
سپس نقشه ابر سرعت را در داخل کانال جریان مقایسه کنید:
می توان دید که سرعت جریان در کانال های A و C با عرض باله های وسیع تر به طور کلی بیشتر از کانال های B و D با عرض باله های باریک تر است. مشاهده می‌شود که هرچه باله‌ها پهن‌تر باشند، سرعت جریان آب بیشتر می‌شود و اثر خنک‌کننده بهتری دارد.
با این حال، باید فضایی برای جریان آب نیز وجود داشته باشد. به دلیل وجود ستون‌ها در گوشه‌های کانال جریان A و عرض یکنواخت پره‌ها، سرعت کلی جریان سریع‌تر از C است.
با این حال، باله های پیوسته D در برخی مناطق دارای سرعت جریان بسیار کم یا حتی راکد هستند، در حالی که باله های ناپیوسته A، B و C چنین وضعیتی ندارند. بنابراین، با توجه به نقشه ابر سرعت، می توان دریافت که A اثر بهتری دارد، در حالی که D اثر ضعیف تری دارد.
مشاهده و مقایسه از طریق نمودار مقطع بردار سرعت:
مشاهده می شود که به جز وقفه موضعی D، بردارهای سرعت در کانال های جریان سه صفحه خنک کننده آبی دیگر بسیار پیوسته و نرمال هستند. بنابراین نتیجه باله های ناپیوسته بهتر از باله های پیوسته است.
علاوه بر این، می توان از سایر تصاویر پس از پردازش برای مشاهده سایر کمیت های فیزیکی و تجزیه و تحلیل، مقایسه و بهینه سازی آنها استفاده کرد که در اینجا بیشتر توضیح داده نخواهد شد. بر اساس سه تجزیه و تحلیل فوق، می توان دریافت که A و C نسبتا خوب هستند، اما باید تنظیمات بیشتری را با توجه به وضعیت پردازش و هزینه واقعی انجام داد.
خلاصه
این مثال عمدتاً از تفاوت‌های عرض و شکل پره‌ها برای بهینه‌سازی استفاده می‌کند و البته عرض و شکل کانال جریان و سایر طرح‌ها را نیز می‌توان برای بهینه‌سازی تغییر داد که طبیعتاً نتایج متفاوتی را در پی دارد. با این حال، صرف نظر از طراحی، تاثیر روش های پردازش و هزینه ها نیز باید در نظر گرفته شود.
تگ های محبوب: بهینه سازی کانال جریان سینک حرارتی خنک شده با مایع، چین، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، سفارشی، نمونه رایگان، ساخت چین, Vloeibare koue plaat, Vakuum gesoldeerde vloeistofafgekoelde plate, Vakuum solder vloeistof koelverwarming
