Las crecientes cargas de calor de los dispositivos electrónicos de alta potencia y la presión por envases más pequeños han cambiado las perspectivas de los diseñadores. La refrigeración líquida ya no se considera un riesgo sino una obligación. Las placas frías líquidas superan a los métodos más tradicionales enfriados por aire en utilizaciones de alto flujo de calor.
En el proceso de enfriamiento líquido, una placa fría líquida está destinada al sistema de enfriamiento de un tipo particular de batería de alta potencia para manejar el problema de la temperatura irregular dentro y fuera de la batería.
La estructura de la placa de refrigeración líquida se construye en función de las propiedades térmicas de la batería y se presenta una estructura de placa de refrigeración líquida tipo bobina. La construcción puede garantizar que el refrigerante llegue primero al punto caliente y luego lo haga circular.
Investigación de datos de placas frías de agua
Los sistemas de refrigeración por aire han mejorado con el tiempo para abordar densidades mayores con mayor eficiencia. Aun así, llega un límite en el que el aire carece de las características de transferencia térmica necesarias para ofrecer suficiente refrigeración a los racks de alta densidad de forma eficaz.
A medida que aumenta la potencia del rack, esto puede afectar el rendimiento y la confiabilidad de los servidores especializados y hacerlos menos eficientes energéticamente a medida que pasa el tiempo. Cuando se utilizan racks de alta potencia, la refrigeración por aire se vuelve antieconómica e insostenible.
Como resultado, más empresas están considerando la posibilidad de agregar líquido al rack para aumentar la capacidad y la eficiencia de los datos. La refrigeración líquida utiliza capacidades mejoradas de transferencia de calor del agua u otros fluidos para proporcionar una refrigeración eficiente y rentable de racks de alta densidad.
Múltiples factores influirán en qué estrategia es más eficaz para una instalación determinada. Sin embargo, los operadores de centros de datos interesados en la refrigeración líquida tienen un desafío similar: integrarse con los centros de datos y construir infraestructura para facilitar el suministro de líquido hacia y desde el centro de datos.
Esquema de diseño de la placa de refrigeración por agua
Para operar de manera eficiente dispositivos electrónicos concentrados, se emplean varios dispositivos de gestión térmica. Un disipador de calor se crea mediante una placa de refrigeración líquida rodeada por paredes sólidas.
Los equipos electrónicos están expuestos a superficies frías gracias a las placas de refrigeración líquida. La capacidad de transporte de calor, las tasas de transferencia de calor relacionadas y las áreas térmicas concentradas en la superficie de la placa se utilizan para determinar el rendimiento de una placa de enfriamiento. Se utilizó SOLIDWORKS para crear el diseño de la placa de refrigeración líquida. En los canales de prueba, sólo se utilizó agua pura como fluido de trabajo.
Se realizó una comparación de la distribución del flujo, los contornos de temperatura, la caída de presión y la potencia de bombeo para varios diseños de canales. En las placas de refrigeración líquida se descubrió que la disposición de los canales es crucial. Las conclusiones de este estudio ayudan a determinar el mejor diseño del sistema de refrigeración para alta Aplicaciones de flujo de calor , como dispositivos electrónicos, procesadores de computadoras y motores de automóviles.
Análisis de entrada del diseño de placa fría de agua
Se están desarrollando nuevos enfoques para enfriar equipos electrónicos. Un sistema de refrigeración líquida utilizado en componentes eléctricos se conoce como placa fría. El trabajo actual modifica el diseño de una placa fría para reducir su costo y al mismo tiempo aumentar su tasa de disipación de calor.
Para entradas de energía específicas, se proporciona agua a varios caudales y se calcula la capacidad de eliminación de calor de cada caudal para esa carga de calor particular. El agua ha sido el fluido operativo óptimo en todos los caudales.
La mejor manera de lograr caudales másicos elevados es utilizando metanol y acetona. Los componentes eléctricos individuales se fijan a la placa fría, que sirve como una 'pared fría'. Se sigue un enfoque definido para el diseño y la evaluación del rendimiento de una placa fría, que depende de la carga de calor y de si la carga de calor está en uno o ambos lados de la placa fría.
Diseño de estructura de placa de agua fría
La placa fría es uno de los dispositivos más utilizados para controlar la temperatura de los equipos eléctricos. A La placa fría es un área de flujo de fluido rodeada por límites metálicos. El objetivo principal es crear rutas de flujo de fluidos dentro de la habitación que extraigan el calor de los equipos electrónicos manteniendo temperaturas adecuadas para un buen rendimiento.
El trabajo de la placa fría es dispersar el calor de una fuente de calor concéntrica con un diámetro interno de 114 mm y un diámetro exterior de 186 mm. La fuente de calor está montada sobre un disipador de calor de cobre y ofrece una tasa de calor total de 320 W.
Después de eso, la fuente de calor y el disipador de calor se colocan en la superficie superior de la placa fría. Se hace fluir agua con una temperatura de entrada de 20°C y un caudal de 3,5 L/min hacia los canales de flujo internos de la placa fría para dispersar el calor de la fuente de calor.
Proceso de producción de placas de agua fría
La placa de agua fría está fabricada en metal y tiene canales de agua. Está construido con un metal como cobre o aluminio que entra en contacto con la fuente de calor y absorbe el calor que genera. Mediante el funcionamiento de la bomba de agua, el fluido circulante fluye a través de la tubería de circulación. Un sistema de refrigeración por agua es aquel en el que el líquido es agua.
La tubería de agua conecta la bomba de agua, el bloque de agua y el tanque de agua. Su propósito es permitir que el fluido en circulación fluya en un canal cerrado sin fugas, permitiendo que el sistema de refrigeración líquida funcione correctamente.
El fluido en circulación se mantiene en el tanque de agua. Como disipador de calor, un intercambiador de calor es un dispositivo que transfiere calor de un lugar a otro. El calor se transfiere del fluido en circulación al disipador de calor de gran superficie y el ventilador del disipador de calor elimina el calor del aire que entra.
Inspección de calidad de la placa de agua fría
Al elegir componentes para su circuito de refrigeración líquida, tenga en cuenta tanto la compatibilidad de los materiales como el rendimiento individual. Aunque una placa fría de tubos de aluminio y un intercambiador de calor de tubos de cobre pueden satisfacer sus necesidades térmicas, no es un circuito de refrigeración estable.
La corrosión galvánica es posible cuando se mezclan cobre y aluminio en un sistema de refrigeración porque sus potenciales electroquímicos son diferentes. La corrosión galvánica corroe el metal y eventualmente provoca fugas.
En el agua del grifo se pueden encontrar cobre, bicarbonatos, cloruros y otros contaminantes, lo que facilita la corrosión. Además, la recirculación del mismo fluido con el tiempo hace que el oxígeno disuelto escape en un circuito cerrado. La escasez de oxígeno resultante impedirá que se forme la capa de óxido. Si el aluminio se mantiene alejado del oxígeno y se expone a agua de baja calidad durante un período prolongado, se oxidará.
Efecto de prueba de placa fría de agua
La resistencia térmica total de la placa fría, que se define como la variación de temperatura más alta dividida por el flujo de calor neto, fue una métrica clave de importancia. Se hizo una placa fría cortando nueve ranuras rectangulares paralelas en una base de aluminio (1,65 cm 7,6 cm 40 cm) y luego soldando una placa de cubierta de aluminio en la parte superior para investigar el impacto del agua.
La temperatura de la placa y del fluido que fluye en la entrada, salida y plano medio se midieron utilizando 12 termopares. Se utilizó una combinación 50/50 de etilenglicol y agua como fluido de trabajo.
La resistencia térmica general se calculó basándose en las lecturas de temperatura. También se utilizó un modelo numérico unidimensional para calcular la resistencia térmica de la placa fría; las observaciones experimentales y las predicciones del modelo concuerdan bien.
Conclusión
Winshare Thermalloy es el experto en refrigeración líquida, con una amplia gama de tecnologías de placa fría, incluidos diseños Serpentine (tubo en placa), técnicas de perforación con pistola y diseños de varias piezas con mayores áreas de superficie en la ruta del fluido. Elegimos el método de conexión de un diseño de varias piezas para cumplir con el diseño y el volumen requeridos en Winshare Thermalloy.
