Wenn eine auf eine zu kühlende Komponente gelegt wird, flüssige Kühlplatte nimmt sie die Wärme der Komponente auf und verteilt sie an die Wärmeübertragungsflüssigkeit. Flüssigkeitskühlplatten werden häufig in elektronischen Kühlanwendungen in vielen Prozessindustrien eingesetzt.
Die Miniaturisierung leistungsstarker elektronischer Geräte – und die damit verbundene notwendige Komponentendichte – hat Ingenieure dazu veranlasst, immer ausgefeiltere Kühlmethoden zu erforschen. Daher umfasst der wachsende Trend im elektronischen Wärmemanagement auch Flüssigkeitskühlsysteme. Dies hat geführt zur Wiedereinführung und Neukonzeptualisierung der Flüssigkühlplattentechnologie .
Das Wärmemanagement von Hochleistungselektronik ist ein entscheidender Bestandteil des Designprozesses. Durch die Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Kühlung der Geräte wird deren Leistung optimiert und die mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF) verlängert. Um einen ordnungsgemäßen Systembetrieb sicherzustellen, müssen Ingenieure thermische Parameter von der Systemebene bis zur Sperrschichttemperatur des heißesten Geräts festlegen.
Da die Temperaturen gestiegen sind , ist der Einsatz von Flüssigkeitskühlplatten in Flüssigkeitskühlsystemen mit geschlossenem Kreislauf zu einer bekannten und erfolgreichen Methode des Temperaturmanagements geworden. Dies gilt für viele Branchen, einschließlich Industrie- und Prozessanwendungen mit höheren Wärmeflüssen und Temperaturumgebungen als bei anderen elektronischen Systemen. Die Luftkühlung reicht für diese leistungsstarken Komponenten und Systeme nicht aus oder erfordert unzumutbare Durchflussraten.
Mit der zunehmenden Verbreitung von Materialien mit großer Bandlücke – insbesondere Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) – in der Industrie wird eine Flüssigkeitskühlung immer notwendiger.
Flüssigkeitskühlplatten werden in industriellen Umgebungen hauptsächlich zum Kühlen elektronischer Geräte und Leistungsgeräte in Motoren verwendet. Automatisierungssteuerungen; große Kühlsysteme wie Kühl- oder Klimaanlagen; Kessel und Trockner; und Werkzeugmaschinen.
Laut einer aktuellen Studie der North Carolina State University sind IBGT-Geräte in Spannungs- und Stromstärken erhältlich, um den Anforderungen neuer industrieller Antriebswechselrichterdesigns gerecht zu werden. Die Studie stellte außerdem fest, dass diese Industriemotoren mit IGBT-Leistungsmodulen in der Fertigung, in der Wasserwirtschaft, in der Abfallwirtschaft, in der Lebensmittelverarbeitung, in der Kunststoffverarbeitung und in der chemischen Verarbeitung eingesetzt werden. Flüssigkeitskühlplatten sind für die Kühlung von IGBTs von entscheidender Bedeutung, da sie für den direkten Anschluss an das Leistungsmodul hergestellt werden. Flüssigkeitskühlplatten bieten eine direkte lokale Kühlung für Hochleistungsmodule und eine höhere Wärmeübertragung bei geringerer Durchflussrate als Luftkühlungslösungen.
Warum ist es wichtig, das Wärmemanagement von IGBTs bereitzustellen? Eine kürzlich von DfR Solutions veröffentlichte Studie erklärt, dass thermische Bedingungen den Ausfall elektrischer Komponenten beschleunigen, was zu höheren Leistungs- und Schaltverlusten über eine kürzere Lebensdauer führt.
Die verschiedenen Arten von Flüssigkühlplattens
▪ Rohrflüssigkeitskühlplatte
▪ Mikro-/Minikanal-Kühlplatte
▪ FSW -Flüssigkeitskühlplatte
▪ Druckguss -Flüssigkeitskühlplatte
▪ Kühlplatte mit Lötflüssigkeits
(Wenn Sie mehr über die verschiedenen Arten von erfahren möchten Flüssigkühlplatten , können Sie sich unseren Artikel ansehen.Was ist einer flüssigen Kühlplatte die Wärmeableitung ?
Überlegungen zu Flüssigkeitskühlplatten in industriellen Umgebungen
Eine der wichtigsten Überlegungen beim Einsatz von Flüssigkühlplatten in industriellen Anwendungen ist die Art der Flüssigkeit , die zum verwendet wird . Abtransport der Wärme von der Anlage Beispielsweise ist eine natürliche Wahl – normales Wasser – möglicherweise nicht die beste Wahl für eine Mikrokanal -- Flüssigkeitskühlplatte . Die Ansammlung von Partikeln kann zu Verstopfungen führen und erfordert eine regelmäßigere Wartung und Reinigung. Obwohl Wasser ein guter Wärmeleiter ist, hält es aufgrund seiner Gefrier- und Siedetemperaturen rauen Betriebsumgebungen möglicherweise nicht stand. Additive wie Glykol können verwendet werden, um die Eigenschaften von Kühlmitteln (einschließlich Wasser) zu verändern.
In der Praxis sind die Anforderungen an den Temperaturbereich ein wichtiger Gesichtspunkt für flüssige Kühlplattenflüssigkeiten . Einige Flüssigkeiten haben einen niedrigeren Gefrierpunkt als Wasser , verfügen aber über eine geringe Wärmeübertragungsfähigkeit. Die ausgewählte Flüssigkeit muss außerdem mit dem inneren Metall der Flüssigkeitskühlplatte kompatibel sein , um mögliche Korrosion zu begrenzen.
Zu den am häufigsten mit Flüssigkeitskühlplatten in Flüssigkeitskühlsystemen verwendeten Flüssigkeiten gehören :
▪ Wasser.
▪ Entionisiertes Wasser.
▪ Inhibiertes Glykol und wässrige Lösungen
▪ Dielektrische Flüssigkeiten.
Darüber hinaus sind technische Flüssigkeiten (Nanofluide) darauf ausgelegt, die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern oder in bestimmten Betriebsumgebungen eine bessere Leistung zu erzielen. Es bestehen jedoch weiterhin Bedenken hinsichtlich der Ansammlung von Nanopartikeln und einer möglichen Verstopfung der Kühlplatte oder Pumpe.
Umlaufkühler können hinzugefügt werden, um die Leistung von Flüssigkeitskühlplatten und Flüssigkeitskühlsystemen zu verbessern. Der Kühler dient zur Regulierung des Kühlmittels und zur Reduzierung der Temperatur der Flüssigkeit, bevor diese in die Kühlplatte gepumpt wird. Kühler bieten eine präzise Temperaturregelung für Anwendungen, bei denen Temperaturbereich, Zuverlässigkeit und Konsistenz von entscheidender Bedeutung sind. In den rauen Umgebungen vieler Industrieanwendungen kann es bei Versuchen zur Kühlung von Hochleistungs-IGBTs erforderlich sein, Kühler einzusetzen , um die Wärmeübertragungsfähigkeit der Flüssigkeitskühlplatte zu optimieren.
Die wachsende Beliebtheit von IGBTs und anderen Hochleistungsgeräten in der Industrieelektronik erfordert die thermische Leistung von Flüssigkeitskühlsystemen, d. h. Eisplatten, die direkt auf dem Gerät platziert werden, um so viel Wärme wie möglich zu übertragen. Die Reduzierung der Sperrschichttemperaturen auf normale Betriebsbedingungen ist entscheidend, damit Geräte über längere Zeiträume auf optimalem Niveau arbeiten und so Schaltvorgänge oder Stromausfälle vermieden werden, die das gesamte System stören können.
Während flüssige Kühlplatten eine lange Geschichte im Wärmemanagement haben, haben neue Designs und technologische Fortschritte sie bei der Kühlung industrieller Anwendungen effektiver denn je gemacht.
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