Leave Your Message

Soorten vloeistofkoelplaten en belangrijke ontwerpoverwegingen

2025-05-06

Op het gebied van thermisch beheer is ruimte de ultieme hulpbron – met inbegrip van de toegestane temperatuurstijging, geometrische beperkingen en, in toenemende mate, energieverbruik. Naarmate groene, energiezuinige datacenters steeds belangrijker worden, worden deze factoren cruciaal voor het ontwerp van vloeistofkoelplaten.

 

Net als bij luchtgekoelde koellichamen is de fundamentele rol van een vloeibare koude plaatis het efficiënt overbrengen van warmte naar een stromende koelvloeistof. Om dit te bereiken, moet de plaat het contact tussen vaste oppervlakken en vloeistof maximaliseren, vaak met behulp van vinstructuren. In tegenstelling tot lucht heeft vloeistof een hogere viscositeit en nauwere grenslagen, waardoor een nauwkeurige stromingsrichting in de koude plaat noodzakelijk is. Het afdichten van de koelvloeistof en het voorkomen van lekken zijn ook cruciaal; daarom is de laskwaliteit van grote invloed op de betrouwbaarheid en prestaties op lange termijn.

Hieronder onderzoeken we veelvoorkomende soorten lvloeistofkoelplaten vanuit een thermisch ontwerpperspectief.

1. Monolithische koelplaten met vin

In dit ontwerp vormen de vinnen en de basisplaat één geïntegreerde structuur, waardoor contactweerstand wordt geëlimineerd. Productietechnieken omvatten onder andere schaven, CNC-bewerking, solderen, wrijvingslassen, laserlassen, 3D-printen en poedermetallurgie. (Voorbeeld: koude platen met geschaafde vinnen).

Ingebouwde koelplaten met vin

2. Ingebouwde koelplaten met vin

Hierbij wordt de basisplaat voorzien van holtes en worden afzonderlijk vervaardigde vinnen bevestigd door middel van lassen of lijmen. Hoewel er contactweerstand bestaat tussen de vin en de basisplaat, biedt dit ontwerp meer flexibiliteit bij de productie van vinnen, zoals stansen, koudsmeden, vouwen of 3D-printen. Holtes kunnen ook worden opgevuld met schuimmetalen voor verbeterde convectie.

3. Gefreesde kanaalkoelplaten

De kanalen worden direct in de plaat gefreesd en afgedicht met een afdekking door middel van lassen of pakkingen plus bouten. Dit ontwerp biedt een lage stromingsweerstand en is geschikt voor matige warmtebelastingen verdeeld over een groot oppervlak.

Buisvormige koude platen

4. Koelplaten met buisjes

Buizen voeren het koelmiddel door groeven die in de bodemplaat zijn gefreesd, vaak geklemd tussen twee platen. De buis- en bodemmaterialen kunnen verschillen, wat de compatibiliteit met diverse vloeistoffen verbetert. Dit ontwerp deelt voor- en nadelen met gefreesde kanaalplaten, maar biedt meer vloeistofaanpassingsmogelijkheden.

5. Gestempelde en opgeblazen koude platen

Gestempelde koude platen maken gebruik van geperste stromingskanalen die door middel van lassen aan een tweede aluminiumplaat zijn bevestigd. Opgeblazen ontwerpen creëren stromingskanalen door grafietsporen tussen de platen te printen en deze met hogedrukgas te expanderen. Deze lichtgewicht platen bieden een goedkope productie in grote volumes en worden veel gebruikt in batterijpakketten.

6. Dunwandige geëxtrudeerde koelplaten

Geëxtrudeerde stromingskanalen met gelaste verdeelstukken creëren dunwandige koude platen, ook wel "harpbuizen" genoemd. Ze zijn kosteneffectief voor lange stromingspaden en ideaal voor gelijkmatig verdeelde thermische belastingen, zoals gebruikelijk in batterijpakketten en sommige tweefasenkoeltoepassingen.

Belangrijke overwegingen bij het ontwerp van koelplaten

Erosie: Hoge stroomsnelheden kunnen erosie versnellen. Een goede materiaalkeuze en stroomsnelheidsregeling zijn essentieel.

Blokkades: Reinig en filter vloeistoffen om te voorkomen dat er zich deeltjes ophopen die kanalen kunnen verstoppen of afdichtingen kunnen beschadigen.

Vervorming: Hoge interne druk (tot 0,5 MPa) kan ervoor zorgen dat de plaat gaat uitpuilen als de grondplaten dun of zwak zijn, wat leidt tot slecht thermisch contact.

Vlakheid: Goede vlakheid zorgt voor dunne, thermisch interfacemateriaal (TIM)-lagen met lage weerstand tussen de koude plaat en de warmtebronnen.

Stroomweerstand versus warmteoverdracht: Meer vinnen of langere stromingspaden verhogen de warmteoverdracht, maar verhogen ook de stromingsweerstand. Geoptimaliseerde ontwerpen brengen beide in evenwicht.

Lekkagerisico: Naden en interfaces, met name bij lasverbindingen en buisverbindingen, zijn potentiële lekpunten. Niet-destructief onderzoek, heliumlekdetectie en druktesten zijn cruciaal.

Naarmate de warmtestroomdichtheid blijft stijgen, faseveranderingskoeling wordt relevanter. Twee belangrijke typen zijn:
      1.Koken Koelen: Gedeeltelijke verdamping bij de warmtebron, waardoor een vloeistof-dampmengsel ontstaat.

      2.Flash-verdampingskoeling: Volledige verdamping bij de warmtebron, waarbij alleen damp vrijkomt.

Kokende oppervlakken vereisen gespecialiseerde microstructuren om nucleatie, bubbelvertrek en warmteoverdracht te optimaliseren. De kritische warmteflux (CHF) wordt de ontwerplimiet – overschrijding ervan kan de koelprestaties drastisch verminderen of zelfs het koude plaatmateriaal vernietigen.

Oppervlaktebehandelingen (mechanisch, chemisch, gesinterde coatings, 3D-geprinte microstructuren) zijn cruciaal voor het verbeteren van CHF en het aanpassen van koelplaten voor toepassingen met hoge dichtheid, zoals AI-serverkoeling.

Linda / verkoop directR

Telefoon: 86-769-26626558

WhatsApp: +86-15818382164

E-mailadres: info@tongyu-group.com

Website:www.tongyucooler.com

Fabrieksnaam:Dongguan Tongyu Elektronica Co., Ltd.

Adres:

- Vietnam:Stad Que Vo, provincie Bac Ninh.

- China:DongGuan City, provincie GuangDong.

tuluop 4

Contact Us

Tongyu Heatsink needs the contact information you provide to us to contact you about our products Electronics and Industry cooling solutions.

MENSAJE: