Vergleich von Luftkühlungs- und Flüssigkeitskühltechnologien

   Mit der kontinuierlichen Entwicklung der leistungselektronischen Technologie ist das Volumen der Umrichterausrüstung tendenziell kompakt und das System tendenziell komplex. Eine hohe Wärmedichte ist zu einem unwiderstehlichen Entwicklungstrend geworden. Um der Nachfrage nach hoher Wärmedichte gerecht zu werden, werden traditionelle Thermische Lösungen wie Lüfter und Kühlkörper weiterhin innovativ sein, und neuartige und effiziente Wärmeableitungsmethoden entstehen inendlos. Vor vielen Wärmeableitungsmethoden ist es für Konstrukteure zu einem großen Anliegen geworden, die Wärmeableitungskapazität verschiedener Wärmeableitungsmethoden zu unterscheiden, um eine wirtschaftliche und zuverlässige Wärmeableitungsmethode zu wählen.

Wärmeleitfähigkeit:

Für Luft ist der Wärmedurchgangskoeffizient der natürlichen Luftkühlung mit maximal 10W / (m2k) sehr niedrig. Beträgt die Temperaturdifferenz zwischen Der Heizkörperoberfläche und der Luft 50 °C, 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 Reihenfolge des Wärmedurchgangskoeffizienten von Wasser beträgt 103 ~ 104. Der Grund, warum die Wärmeübertragungskapazität von Heatpipes groß ist, ist, dass der Wärmeübertragungsprozess von Verdampfungsabschnitt und Kondensationsabschnitt phasenwechselnde Wärmeübertragung ist.

Luftkühlung:

Der Luftkühlungsmodus hat niedrige Kosten und eine hohe Zuverlässigkeit, ist aber aufgrund seiner geringen Wärmeableitungskapazität nur für den Fall einer kleinen Wärmeableitungsleistung und eines großen Wärmeableitungsraums anwendbar. Gegenwärtig besteht der Forschungs-Hotspot des luftgekühlten Kühlkörpers darin, die Heatpipe und die Kühlerrippe zu integrieren, die hohe Wärmeübertragungskapazität der Heatpipe zu nutzen, um die Wärme gleichmäßig auf die Lamellenoberfläche zu übertragen, die Gleichmäßigkeit der Oberflächentemperatur der Lamellen zu verbessern und dann ihre Wärmeableitungseffizienz zu verbessern. Die luftgezwungene Konvektionskühlung ist eine gängige Kühlmethode für leistungselektronische Komponenten, und ihre 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 Luftkühltechnologie weiter verbessert, ist die Luftkühlung selbst durch die Wärmeableitungskapazität begrenzt. Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Wärmestroms wird die Anwendung von Flüssigkeitskühlgeräten mit größerer Wärmeableitungskapazität populär sein. Gemäß der beigefügten Tabelle beträgt der ungefähre Bereich des Wärmeübergangskoeffizienten für die erzwungene Gaskonvektion 20 ~ 100 W / (M2 °C), und der Wärmedurchgangskoeffizient der erzwungenen Wasserkonvektion beträgt bis zu 15000 w / (M2 °C), was mehr als dem 100-fachen der gasgezwungenen Konvektion entspricht.

Zusammenfassung:

1. Wenn der Wärmeableitungsraum begrenzt ist, beträgt die Wärmeableitungsgrenze des Luftkühlsystems etwa 5W / cm2. Wenn nicht durch den Wärmeableitungsraum begrenzt, erhöht die Erhöhung des Lüfterluftvolumens und die Vergrößerung der Heizkörperfläche die Wärmeableitungskapazität des Luftkühlsystems.

2. Die Wärmeableitungskapazität des Flüssigkeitskühlsystems ist um eine Größenordnung höher als die des Luftkühlsystems, und sein Wärmeableitungspotenzial wurde nicht voll ausgeschöpft. Gegenwärtig ist der erzwungene Konvektionskühlmodus von Wasser im Mikrokanal der Modus mit der maximalen Wärmeableitungskapazität im Wasserkühlsystem, und seine Wärmeableitungskapazität kann 790W / cm2 erreichen.

3. Die Bewertung der Wärmeableitungskapazität des Heizkörpers ist durch viele Faktoren eingeschränkt, einschließlich Umgebungsbedingungen, Komponentengröße, Heizkörpertischtemperatur und andere Faktoren. Die spezifischen Bedingungen müssen analysiert werden.