Vistas: 18 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2022-07-15 Origen: Sitio
Cuando se coloca encima de un componente a enfriar, una placa fría líquida absorbe el calor del componente y lo distribuye al fluido de transferencia de calor. Las placas frías de líquido se utilizan ampliamente en aplicaciones de refrigeración electrónica en muchas industrias de procesos.
La miniaturización de los dispositivos electrónicos de alta potencia (y la necesaria densidad de componentes que la acompaña) ha llevado a los ingenieros a explorar métodos de refrigeración cada vez más sofisticados. Como resultado, la tendencia creciente en la gestión térmica de la electrónica incluye sistemas de refrigeración líquida. Esto ha impulsado la reintroducción y reconceptualización de la tecnología de placa fría líquida .
La gestión térmica de la electrónica de alta potencia es un componente crítico del proceso de diseño. Garantizar una refrigeración adecuada del equipo optimiza su rendimiento y amplía el tiempo medio entre fallos (MTBF). Para garantizar el funcionamiento adecuado del sistema, los ingenieros deben establecer parámetros térmicos desde el nivel del sistema hasta la temperatura de unión del dispositivo más caliente.
A medida que las temperaturas han aumentado , el uso de placas frías de líquido en sistemas de refrigeración líquida de circuito cerrado se ha convertido en un medio familiar y exitoso de gestión de la temperatura. Esto es cierto en muchas industrias, incluidas aplicaciones industriales y de procesos con flujos de calor y entornos de temperatura más altos que otros sistemas electrónicos. La refrigeración por aire es insuficiente o requiere caudales inviables para estos componentes y sistemas de alta potencia.
A medida que los materiales de banda prohibida amplia, en particular el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), se vuelvan más frecuentes en la industria, la refrigeración líquida será cada vez más necesaria.
Las placas frías líquidas se utilizan en entornos industriales principalmente para enfriar equipos electrónicos y dispositivos de alimentación dentro de motores; controles de automatización; grandes sistemas de refrigeración, como unidades de refrigeración o aire acondicionado; calderas y secadoras; y máquinas herramienta.
Según un estudio reciente de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, los dispositivos IBGT están disponibles en clasificaciones de voltaje y corriente para satisfacer las necesidades de los nuevos diseños de inversores industriales. El estudio también señaló que estos motores industriales que utilizan módulos de potencia IGBT se utilizan en la fabricación, el agua, la gestión de residuos, el procesamiento de alimentos, el procesamiento de plásticos y el procesamiento químico. Las placas frías de líquido son fundamentales para enfriar los IGBT porque están fabricadas para conectarse directamente al módulo de potencia. Las placas frías líquidas proporcionan refrigeración localizada directa para módulos de alta potencia y una mayor transferencia de calor a un caudal menor que las soluciones de refrigeración por aire.
¿Por qué es importante proporcionar gestión térmica de los IGBT? Un estudio reciente publicado por DfR Solutions explica que las condiciones térmicas aceleran la descomposición de los componentes eléctricos, lo que significa mayores pérdidas de potencia y conmutación durante una vida útil más corta.
Consideraciones para placas frías de líquidos en entornos industriales
Una de las consideraciones principales para incorporar placas frías líquidas en aplicaciones industriales es el tipo de fluido que se utilizará para alejar el calor del equipo. Por ejemplo, una opción natural (agua estándar) puede no ser la mejor opción para una -de microcanal placa fría de líquido . La acumulación de partículas puede provocar obstrucciones y requerir un mantenimiento y una limpieza más regulares. Aunque el agua es un buen conductor del calor, es posible que no resista entornos operativos hostiles debido a sus temperaturas de congelación y ebullición. Se pueden utilizar aditivos como el glicol para modificar las propiedades de los refrigerantes (incluida el agua).
En la práctica, los requisitos de rango de temperatura son una consideración importante para los fluidos líquidos de placas frías . Algunos fluidos tienen una temperatura de congelación más baja que el agua pero tienen una baja capacidad de transferencia de calor. El fluido seleccionado también debe ser compatible con el metal interno de la placa fría del líquido para limitar cualquier posible corrosión.
Los fluidos más comunes utilizados con placas frías líquidas en sistemas de refrigeración líquida incluyen :
▪ Agua.
▪ Agua desionizada.
▪ Glicol inhibido y soluciones acuosas
▪ Fluidos dieléctricos.
Además, los fluidos de ingeniería (nanofluidos) están diseñados para mejorar la conductividad térmica o funcionar mejor en entornos operativos específicos. Sin embargo, todavía existen preocupaciones sobre la acumulación de nanopartículas y la posible obstrucción en la placa de enfriamiento o la bomba.
Se pueden agregar refrigeradores de recirculación para mejorar el rendimiento de los sistemas de refrigeración líquida y de placas frías líquidas. El enfriador se utiliza para regular el refrigerante y reducir la temperatura del fluido antes de que se bombee a la placa de enfriamiento. Los enfriadores brindan un control de temperatura preciso para aplicaciones donde el rango de temperatura, la confiabilidad y la consistencia son críticos. En los entornos hostiles de muchas aplicaciones industriales, los intentos de enfriar IGBT de alta potencia pueden necesitar incluir refrigeradores para optimizar la capacidad de transferencia de calor de la placa fría líquida..
La creciente popularidad de los IGBT y otros dispositivos de alta potencia en la electrónica industrial requiere el rendimiento térmico de los sistemas de refrigeración líquida, placas de hielo colocadas directamente sobre el dispositivo para transferir la mayor cantidad de calor posible. Reducir las temperaturas de las uniones a condiciones normales de funcionamiento es fundamental para que los dispositivos funcionen a niveles óptimos durante períodos más prolongados, evitando conmutaciones o pérdidas de energía que puedan interrumpir todo el sistema.
Si bien las placas frías para líquidos tienen una larga historia en la gestión térmica, los nuevos diseños y avances tecnológicos las han hecho más efectivas que nunca en aplicaciones industriales de refrigeración.
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