Vergleich von Luft- und Flüssigkeitskühlungstechnologien für leistungselektronische Geräte
Mit der kontinuierlichen Entwicklung der leistungselektronischen Technologie wird das Volumen der Umrichterausrüstung tendenziell kompakt und das System tendenziell komplex. Hohe Wärmedichte ist zu einem unwiderstehlichen Entwicklungstrend geworden. Um die Nachfrage nach hoher Wärmedichte zu erfüllen, werden traditionelle thermische Lösungen wie Lüfter und Radiatoren immer wieder erneuert, und es entstehen endlos neue und effiziente Wärmeableitungsmethoden. Angesichts vieler Kühlverfahren ist es für Konstrukteure zu einem großen Anliegen geworden, die Wärmeableitungskapazität verschiedener Wärmeableitungsverfahren zu unterscheiden, um ein wirtschaftliches und zuverlässiges Wärmeableitungsverfahren zu wählen.
Wärmeübertragungskapazität:
Für Luft ist der Wärmedurchgangskoeffizient der natürlichen Luftkühlung mit maximal 10W / (m2k) sehr gering. Wenn der Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche des Kühlkörpers und der Luft 50 Grad beträgt, beträgt die von der Luft abgeführte Wärme pro Quadratzentimeter Wärmeableitungsfläche bis zu 0,05 W. Der Wärmeübertragungsmodus mit der stärksten Wärmeübertragungsfähigkeit ist der Wärmeübertragungsprozess mit Phasenwechsel, und die Ordnung des Wärmeübertragungskoeffizienten von Wasser beträgt 103 ~ 104. Der Grund, warum die Wärmeübertragungskapazität von Wärmerohren groß ist, ist die Wärmeübertragung Der Prozess des Verdampfungsabschnitts und des Kondensationsabschnitts ist die Phasenwechselwärmeübertragung.
Luftkühlung:
Das Luftkühlungsverfahren hat niedrige Kosten und eine hohe Zuverlässigkeit. Aufgrund ihrer geringen Wärmeableitungskapazität ist sie jedoch nur bei kleiner Leistung und großem Wärmeableitungsraum anwendbar. Derzeit besteht der Forschungsschwerpunkt luftgekühlter Kühlkörper darin, das Wärmerohr und die Rippe zu integrieren, die hohe Wärmeübertragungskapazität des Wärmerohrs zu nutzen, um Wärme gleichmäßig auf die Rippenoberfläche zu übertragen, die Gleichmäßigkeit der Rippenoberflächentemperatur zu verbessern und dann ihre Wärmeableitungseffizienz. Die lufterzwungene Konvektionskühlung ist derzeit ein gängiges Kühlverfahren für leistungselektronische Komponenten. Seine gemeinsame Struktur ist die Form von Kühler und Lüfter. Obwohl die Struktur eine bequeme Implementierung und niedrige Kosten aufweist, ist ihre Wärmeableitungskapazität begrenzt.
Flüssigkeitskühlung:
Obwohl sich die Luftkühlungstechnologie weiter verbessert, ist die Luftkühlung selbst durch die Wärmeableitungskapazität begrenzt. Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Wärmeflusses wird die Anwendung von Flüssigkeitskühlgeräten mit größerer Wärmeableitungskapazität beliebt sein. Laut der Forschung beträgt der ungefähre Bereich des Wärmeübertragungskoeffizienten der erzwungenen Konvektion von Gas 20 ~ 100 W / (M2 Grad) und der Wärmeübertragungskoeffizient der erzwungenen Konvektion von Wasser beträgt bis zu 15000 W / (M2 Grad), was mehr als ist 100-mal so hoch wie bei erzwungener Luftkonvektion.
Die Bewertung der Wärmeableitungskapazität für den Kühlkörper wird durch viele Faktoren eingeschränkt, da sie auch durch Umgebungsbedingungen, Komponentengröße, Kühlkörpertischtemperatur und andere Faktoren eingeschränkt wird.
