Пользовательские холодные пластины жидкостного охлаждения производитель | PTSMAKE

Пользовательские системы жидкостного охлаждения терпят неудачу, когда компании выбирают неправильную конструкцию или производителя холодильных пластин. Многие инженеры сталкиваются с задержками, плохими тепловыми характеристиками и проблемами надежности, которые ставят под угрозу всю систему охлаждения и сроки реализации проекта.

PTSMAKE изготавливает холодные пластины на заказ, используя прецизионную обработку с ЧПУ и передовые технологии производства, обеспечивая надежные решения для жидкостного охлаждения от прототипа до производства для высокопроизводительных приложений в аэрокосмической, электронной и автомобильной промышленности.

Пользовательский процесс производства жидкостного охлаждения холодной плиты
Пользовательский процесс производства жидкостного охлаждения холодной плиты

Независимо от того, нужны ли вам простые змеевидные конструкции или сложные микроканальные геометрии, правильный выбор холодной пластины зависит от ваших конкретных требований к тепловому потоку, ограничений по материалам и целевых показателей производительности. В этом руководстве рассматриваются ключевые решения, с которыми вам придется столкнуться при проектировании следующей системы жидкостного охлаждения.

Оглавление Скрыть

Каковы основные типы методов производства холодного листа?

Выбор правильного метода производства для холодной плиты очень важен. Он напрямую влияет на производительность, стоимость и надежность системы. Выбор полностью зависит от ваших конкретных тепловых и механических потребностей.

Давайте рассмотрим распространенные варианты эффективного жидкостного охлаждения холодных пластин.

Основные производственные подходы

Каждый метод имеет уникальные компромиссы. Их понимание - первый шаг к оптимизированной конструкции.

МетодПростотаТипичная стоимость
Обработанный/сверленыйВысокийНизкий
Трубка в пластинеСреднийНизкий-средний
Паяный узелНизкийВысокий
Сварка трениемСреднийВысокий

Это простое сравнение поможет сделать первоначальный выбор.

Различные алюминиевые холодные пластины, демонстрирующие различные технологии производства жидкостного охлаждения для систем терморегулирования
Сравнение методов производства холодных плит

Более глубокое погружение в технологию производства

Выбор правильной техники требует более тщательного изучения деталей. По моему опыту, применение диктует наилучший путь.

Обработанные и просверленные пластины

Это самый простой подход. В цельнометаллической пластине просверливается простой канал для жидкости. Он экономически эффективен для прототипов и малосерийного производства. Однако его тепловые характеристики ограничены. Он лучше всего подходит для приложений с низкой плотностью тепла.

Конструкции "трубка в пластине

В данном случае мы вставляем трубки в фрезерованный канал в пластине основания. Этот метод обеспечивает лучший тепловой контакт и производительность по сравнению с простой сверленой пластиной. Качество соединения между трубкой и пластиной имеет решающее значение для эффективности.

Паяные и сварные узлы

Для высокопроизводительного жидкостного охлаждения холодных пластин часто выбирают паяные сборки. Они позволяют создавать сложные внутренние структуры ребер, максимизируя площадь поверхности для теплопередачи. Сайт пайка1 Процесс создает прочное, герметичное металлургическое соединение. В PTSMAKE мы уделяем особое внимание целостности соединения, чтобы обеспечить максимальную надежность.

Сварка трением (FSW)

FSW - это процесс твердофазного соединения. Он позволяет получать исключительно прочные соединения без пустот без расплавления основного материала. Это делает его идеальным для высоконадежных применений, где утечки недопустимы.

ХарактеристикаОбработанныйТрубка в пластинеПаяныеFSW
Тепловые характеристикиНизкийСреднийВысокийОчень высокий
Риск утечкиНизкийСреднийНизкийОчень низкий
Гибкость конструкцииНизкийСреднийВысокийВысокий

Выбор идеального метода предполагает тщательный анализ компромиссов.

Каждый метод производства холодных пластин предлагает уникальный баланс стоимости, производительности и надежности. Правильный выбор обеспечивает эффективную и безопасную работу вашей системы - от простых сверленых пластин для прототипов до передовых методов FSW для критически важных применений.

Чем отличаются конструкции внутренних каналов (змеевидные и параллельные)?

При проектировании жидкостного охлаждения холодных пластин решающее значение имеет расположение внутренних каналов. Два наиболее распространенных пути - змеевидный и параллельный. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

В змеевидной конструкции используется один длинный извилистый канал. Это обеспечивает высокую скорость движения жидкости, что отлично подходит для теплопередачи. Однако это также создает значительное падение давления.

В отличие от этого, параллельная конструкция разделяет поток на несколько более коротких каналов. Это значительно снижает падение давления. Но при этом возникают другие риски.

Давайте сравним их напрямую.

ХарактеристикаДизайн серпантинаПараллельный дизайн
Путь жидкостиОдиночный, длинный каналМногочисленные, короткие каналы
СкоростьВысокийНизкий
Перепад давленияВысокийНизкий
ТеплопередачаПревосходноХорошо

Алюминиевая холодная пластина с внутренними змеевидными и параллельными конфигурациями каналов охлаждения для систем жидкостного охлаждения
Внутренние каналы для холодных плит

Выбор правильной конструкции предполагает поиск компромиссов. Это критически важное решение в любом проекте жидкостного охлаждения холодной плиты.

Серпантин

Длинный, единый путь змеевидной конструкции обеспечивает прохождение жидкостью одинакового расстояния. Это гарантирует равномерный поток и распределение температуры по каналу. Высокая скорость счищает тепловой пограничный слой, повышая теплопередачу. Но за это приходится расплачиваться тем, что для преодоления высокого перепада давления требуется более мощный насос.

Параллельное положение

Параллельная конструкция обеспечивает легкий путь для охлаждающей жидкости, требуя меньше усилий от насоса. Это огромное преимущество для эффективности системы. Однако жидкость, естественно, предпочитает пути наименьшего сопротивления. Это может привести к тому, что некоторые каналы будут получать меньше потока, чем другие. Эта проблема неправильное распределение потока2 могут создавать горячие точки и снижать эффективность охлаждения - эту проблему мы помогли решить многим клиентам PTSMAKE.

Гибридные дизайны: Лучшее из двух миров

Чтобы сбалансировать эти факторы, мы часто разрабатываем гибридные конструкции. В них может быть сочетание параллельных и змеевидных участков. Например, конструкция может разделять поток на несколько змеевидных участков, идущих параллельно. Такой подход помогает управлять перепадами давления, сохраняя хорошую скорость и распределение потока.

Тип конструкцииОсновное преимуществоОсновной недостатокЛучшее для...
СерпантинВысокая теплопередачаВысокий перепад давленияКомпоненты с высоким тепловым потоком
ПараллельНизкий перепад давленияРиск неправильного распределенияСистемы низкого давления
ГибридСбалансированная производительностьБолее сложная конструкцияОптимизированное, специфическое применение

Выбор между змеевидной, параллельной или гибридной конструкцией не является произвольным. Он полностью зависит от конкретных тепловых нагрузок, бюджета давления и целей производительности вашей системы. Каждая конструкция обеспечивает различный баланс рабочих характеристик.

В каких случаях медь лучше алюминия подходит для холодных плит?

Выбор между медью и алюминием зависит не только от свойств материала. Речь идет о требованиях конкретного применения.

Высокопроизводительные сценарии

Медь - чемпион по теплопроводности в условиях высоких тепловых потоков. Ее превосходная теплопроводность позволяет быстро отводить тепло. Это очень важно для мощной электроники.

Ограничения по стоимости и весу

Алюминий легче и экономичнее. Его часто выбирают для чувствительных к весу приложений. Или для проектов с ограниченным бюджетом, где тепловые нагрузки умеренные.

Вот краткое сравнение:

ХарактеристикаМедьАлюминий
Теплопроводность~400 Вт/м-К~235 Вт/м-К
ПлотностьВысокийНизкий
СтоимостьВышеНижний
Лучшее дляВысокий тепловой потокЧувствительность к весу/стоимости

Две холодильные пластины для жидкостного охлаждения из медных и алюминиевых материалов для систем терморегулирования
Сравнение медных и алюминиевых холодных пластин

Глубокое изучение потребностей приложений

Термин "высокий тепловой поток" означает большое количество тепловой энергии, сконцентрированной на небольшой площади. Вспомните современные процессоры, графические процессоры или лазерные диоды. Здесь необходимо мгновенно распределять и отводить тепло, чтобы избежать повреждений.

Способность меди распределять тепло предотвращает появление вредных горячих точек. Это основная причина, по которой ее выбирают для требовательных систем жидкостного охлаждения с холодной пластиной.

Вопросы совместимости материалов

Однако медь - это не простая модернизация. Необходимо учитывать весь контур жидкостного охлаждения. Смешивание медных и алюминиевых деталей может привести к серьезным проблемам. Это связано с возможной коррозией при использовании неправильной охлаждающей жидкости. Мы всегда советуем клиентам проверять полную совместимость системы.

Низкий термическое сопротивление3 является конечной целью. Выбор материала - это огромная часть эффективного достижения этой цели.

Гибридный подход

Иногда оптимальным решением является сочетание обоих материалов. Например, встраивание медных трубок в алюминиевую холодильную плиту обеспечивает баланс. Она обеспечивает целенаправленное высокоэффективное охлаждение при одновременном снижении общего веса и стоимости.

В этой таблице приведены общие сочетания и соображения:

Холодная плитаДругие компонентыКлючевое соображение
МедьМедь/латуньИдеально подходит для максимальной производительности
АлюминийАлюминийЭкономичность, исключает смешивание металлов
МедьАлюминийТребуются специальные ингибиторы коррозии в охлаждающей жидкости

В прошлых проектах PTSMAKE тщательный анализ системы всегда предотвращал дорогостоящие будущие сбои.

Решение зависит от тщательного компромисса. Вы должны сопоставить тепловые характеристики с весом, стоимостью и совместимостью материалов. Медь превосходит медь по теплопередаче, но алюминий предлагает практические преимущества для многих приложений. Этот баланс - ключ к успешному проектированию системы жидкостного охлаждения с холодной пластиной.

Каковы компромиссы между различными типами охлаждающих жидкостей?

Выбор правильной охлаждающей жидкости очень важен. Он напрямую влияет на производительность и долговечность системы. Дело не только в том, что лучше охлаждает.

Вы должны учитывать стоимость, безопасность и совместимость с вашим оборудованием. У каждого варианта есть свои плюсы и минусы.

Основные категории охлаждающих жидкостей

Деионизированная (DI) вода

Вода DI обеспечивает превосходные тепловые характеристики. Однако со временем она становится коррозийной и может способствовать биологическому росту, если ее не обрабатывать должным образом.

Водно-гликолевые смеси

Эти смеси обеспечивают превосходную защиту от замерзания. Они также препятствуют коррозии, но немного снижают эффективность охлаждения по сравнению с чистой водой DI.

Диэлектрические жидкости

Они непроводящие. Это делает их идеальными для прямого контакта с электроникой. Однако их тепловые характеристики обычно ниже.

Тип охлаждающей жидкостиКлючевое преимуществоОсновной недостаток
Деионизированная водаВысочайшие тепловые характеристикиКоррозионный / биологический риск
Вода-гликольЗащита от замерзания/коррозииНизкая производительность
Диэлектрическая жидкостьЭлектрическая изоляцияСамая низкая производительность

Три бутылки с различными охлаждающими жидкостями для жидкостных систем охлаждения, включая воду и гликолевые смеси
Различные типы охлаждающих жидкостей

Правильный выбор - это баланс между этими компромиссами. Это частая тема для обсуждения в наших проектах в PTSMAKE. Матрица решений - полезный инструмент.

Создание матрицы решений

Эта матрица помогает определить приоритеты. Она сопоставляет свойства охлаждающей жидкости с конкретными потребностями вашего проекта, например, для Холодная плита жидкостного охлаждения система.

Основные факторы принятия решений

  • Диапазон температур: Будет ли система работать в условиях замерзания? Это сразу указывает на гликолевую смесь.
  • Стоимость: Вода DI изначально стоит недорого. Однако техническое обслуживание и добавки могут увеличить долгосрочные расходы. Диэлектрические жидкости - самый дорогой вариант.
  • Потребности в электричестве: Если охлаждающая жидкость может коснуться электроники, единственным безопасным выбором является диэлектрическая жидкость. Для некоторых применений это не является обязательным условием. Жидкость вязкость4 также влияет на выбор насоса и потребляемую мощность.

По нашему опыту, простая диаграмма помогает клиентам наглядно представить эти компромиссы. Это устраняет двусмысленность в процессе принятия решений.

ФакторДеионизированная водаВода-гликольДиэлектрическая жидкость
Рабочая температура.От 0°C до 100°C-50°C до 120°Cот -80°C до 200°C+
Относительная стоимостьНизкийСреднийВысокий
Электрический рискВысокий (при загрязнении)ВысокийОчень низкий
Тепловой перф.ПревосходноХорошоЯрмарка

При выборе охлаждающей жидкости необходимо соотнести тепловые характеристики с безопасностью эксплуатации и бюджетом. Конкретные потребности вашего приложения - от температурного диапазона до электрического риска - определят идеальную жидкость, обеспечивающую надежность и эффективность системы.

Что отличает микроканальную холодильную плиту от стандартной?

Микроканальные холодильные плиты представляют собой значительное достижение в области Холодная плита жидкостного охлаждения. Их главная особенность - невероятно маленькие каналы для жидкости.

Определение понятия "микро"

Гидравлический диаметр этих каналов обычно не превышает 1 миллиметра. Такой малый размер является залогом их производительности.

Это создает чрезвычайно высокое соотношение площади поверхности к объему. Это обеспечивает максимальный контакт между охлаждающей жидкостью и поверхностью пластины.

Такой превосходный контакт приводит к очень высокому коэффициенту теплопередачи. Это делает их идеальными для отвода интенсивного, концентрированного тепла.

ХарактеристикаМикроканальная холодильная плитаСтандартная холодильная плита
Размер канала< 1 мм> 1 мм
Площадь поверхностиОчень высокийУмеренный
ТеплопередачаПревосходноХорошо
Лучшее дляВысокий тепловой потокОбщее назначение

Эта технология идеально подходит для сложных приложений. Подумайте о лазерных диодах или высокопроизводительных процессорах, где управление теплом имеет решающее значение.

Высокопроизводительная микроканальная холодильная пластина с миниатюрными каналами охлаждения для передовых систем терморегулирования жидкостного охлаждения
Микроканальная холодильная плита с крошечными охлаждающими каналами

Физика, лежащая в основе производительности

Секрет мощности микроканальной холодной плиты заключается в ее физике. Огромная площадь внутренней поверхности обеспечивает быстрое поглощение тепла. Тепло быстро переходит от устройства в жидкий теплоноситель.

Такая структура значительно повышает коэффициент теплопередачи. В проектах, над которыми мы работали, это может сделать охлаждение в несколько раз более эффективным по сравнению со стандартными конструкциями при той же площади. Это критически важный фактор для современных Холодная плита жидкостного охлаждения системы.

Производственный вызов

Однако создание таких каналов - дело непростое. Оно требует предельной точности. Каналы должны быть однородными, чтобы обеспечить постоянный поток и предотвратить засорение. Именно здесь наш опыт в области прецизионной обработки с ЧПУ в PTSMAKE становится жизненно важным.

Основной компромисс: перепад давления

Но есть и существенный недостаток: перепад давления. При прохождении жидкости через такие крошечные проходы возникает большое сопротивление. Это похоже на то, как пить густой молочный коктейль через очень узкую соломинку. Эффективный гидравлический диаметр5 непосредственно влияет на это сопротивление.

Это означает, что вам нужен более мощный насос. Более мощный насос потребляет больше энергии. Кроме того, он может создавать дополнительный шум и усложнять общую конструкцию системы, что необходимо учитывать заранее.

АспектПреимуществоНедостаток
ПроизводительностьПревосходное рассеивание тепла-
Влияние на системуКомпактная, эффективная площадьТребуется мощный насос
Использование энергии-Повышенное энергопотребление насоса
Стоимость-Потенциально более высокая стоимость системы

Микроканальные холодные пластины обеспечивают непревзойденное охлаждение устройств с высоким тепловым потоком. Однако эта производительность достигается ценой значительного перепада давления. Этот компромисс требует тщательного рассмотрения при проектировании всей системы, балансируя между потребностями в охлаждении и мощностью насоса и энергоэффективностью.

Каковы области применения 3D-печатных холодильных плит?

Аддитивное производство действительно меняет игру для холодных плит. Оно позволяет нам создавать конструкции, которые просто невозможны при использовании традиционных методов обработки.

Теперь мы можем создавать высокооптимизированные внутренние структуры. Такой подход значительно повышает тепловые характеристики. Подумайте о замысловатых решетках или сложных каналах.

Такие геометрии идеально подходят для быстрого создания прототипов. Они также подходят для приложений с необычными формами. Здесь главной целью является максимальная производительность. Это делает 3D-печать мощным инструментом для передовых Холодная плита жидкостного охлаждения.

ХарактеристикаТрадиционная обработка3D-печать (AM)
ГеометрияПростые, прямые каналыСложные, органические формы
ПрототипированиеМедленный, высокая стоимость установкиБыстро, экономично
НастройкаОграниченныйВысокая гибкость
ПроизводительностьСтандартОптимизированы под конкретные нужды

Усовершенствованная 3D-печатная холодильная пластина со сложными внутренними каналами для жидкостного охлаждения
3D-печатная холодильная камера с внутренними каналами

3D-печать, или аддитивное производство, открывает невероятную свободу дизайна. Мы больше не ограничены тем, что может вырезать станок с ЧПУ. Это открывает двери для превосходных решений по терморегулированию для наших клиентов.

Одним из ключевых преимуществ является создание конформных каналов. Эти каналы точно повторяют форму источника тепла. Это позволяет минимизировать расстояние, которое должно пройти тепло. Такая конструкция значительно повышает эффективность охлаждения. Это настоящее индивидуальное решение для тепла.

Мы также исследуем сложные внутренние структуры, такие как решетки. A гироид6 является отличным примером. Это трижды периодическая минимальная поверхность. Она обеспечивает огромную площадь поверхности при небольшом объеме, что означает гораздо лучшую теплопередачу.

Эта технология идеально подходит для быстрого создания прототипов. В прошлых проектах PTSMAKE мы использовали ее для тестирования нескольких дизайнов в течение нескольких дней, а не недель. Она помогает нам найти оптимальный Холодная плита жидкостного охлаждения решение гораздо быстрее для наших партнеров.

Когда производительность абсолютно не важна, 3D-печать - самое подходящее решение. Это особенно актуально для таких отраслей, как аэрокосмическая промышленность или высокопроизводительные вычисления. Здесь каждый градус охлаждения имеет большее значение, чем первоначальная стоимость производства.

Тип геометрииКлючевое преимуществоИдеальное применение
Конформные каналыСледование форме источника теплаНеплоская электроника, графические процессоры
Гироидные решеткиВысокое отношение площади поверхности к объемуУстройства с высоким тепловым потоком
Массивы штифтовНизкий перепад давленияСистемы с ограничениями по использованию насосов

Аддитивное производство позволяет создавать сложные геометрические формы, такие как конформные каналы, обеспечивающие превосходную производительность. Оно идеально подходит для быстрого создания прототипов и специализированных приложений, где эффективность охлаждения является главным приоритетом, что делает его мощным инструментом для передовых решений в области терморегулирования.

Классификация арматуры по функциям и надежности

Выбор правильного фитинга очень важен. Это не просто соединение труб. Речь идет об обеспечении целостности и надежности системы. Ваш выбор влияет на производительность и техническое обслуживание в дальнейшем.

Основные типы фитингов

Существует три основные категории. Каждая из них служит разным целям. Они сочетают в себе безопасность, простоту использования и стоимость. Давайте рассмотрим все варианты.

Тип крепленияОсновное использованиеНоминальное давление
КолючаяНизкое давление, простые установкиНизкий
КомпрессияНадежные уплотнения высокого давленияВысокий
Быстроразъемное соединениеИсправные системыВарьируется

Фитинги с засовом - самые простые. Они отлично подходят для быстрых прототипов. Но для критически важных систем я всегда рекомендую более надежные варианты.

Различные металлические фитинги для систем жидкостного охлаждения, представленные на столе в мастерской, демонстрируют различные типы разъемов
Коллекция фитингов и соединителей для труб

Более глубокое погружение в материалы и стандарты

Функциональность - это только одна часть истории. Стандарты материалов и резьбы не менее важны для долгосрочной работы, особенно в условиях повышенного спроса Холодная плита жидкостного охлаждения система.

Выбор материала

От материала зависит долговечность и химическая совместимость. Латунь - популярный универсальный выбор. Она обладает отличной теплопроводностью и устойчивостью к коррозии.

Такие пластмассы, как ацеталь (POM), экономически выгодны. Они хорошо подходят для применения в тех случаях, когда вес имеет значение. Однако необходимо учитывать их долговременную прочность при воздействии тепла и давления. Нержавеющая сталь обладает высочайшей прочностью и коррозионной стойкостью, но стоит дороже. В некоторых случаях может потребоваться специальная обработка поверхности, например анодирование7 для повышения твердости поверхности.

В компании PTSMAKE мы часто обрабатываем латунные фитинги с ЧПУ по заказу клиентов. Это обеспечивает идеальную геометрию резьбы и уплотнительных поверхностей, что очень важно для предотвращения утечек.

Стандарты резьбы

Резьба создает механическое уплотнение. Использование несоответствующей резьбы является распространенной причиной поломки. Вы увидите два основных стандарта:

Стандарт резьбыОписаниеМетод герметизации
G1/4"Параллельные трубы по британскому стандартуУплотнительное кольцо или прокладка
NPTНациональный конус для трубКонические резьбы

G1/4" - это стандарт де-факто в жидкостном охлаждении ПК. Его параллельная резьба обеспечивает идеальное уплотнение за счет уплотнительного кольца. Резьба NPT уплотняется, деформируясь друг в друга, что требует использования резьбового герметика.

Правильный выбор фитингов обеспечивает надежность и удобство обслуживания системы. Выбор зависит от давления, совместимости материалов и потребностей в обслуживании - от простых фитингов со штангой до надежных компрессионных типов. Стандарты резьбы, такие как G1/4" и NPT, также имеют решающее значение для обеспечения герметичности.

Как классифицируются холодные пластины для высокой и низкой плотности мощности?

Классификация холодных плит начинается с одного вопроса: сколько тепла вы перемещаете? Удельная мощность - это ключевая метрика. Она диктует все - от проектирования до производства.

Мы разделяем их на три основные категории. Это помогает нам выбрать правильный подход для решения любой тепловой задачи. Простая классификация обеспечивает эффективность.

Понимание уровней плотности мощности

Для каждого уровня требуется определенная технология. Подбор технологии в соответствии с плотностью имеет решающее значение для производительности и стоимости.

Уровень плотности мощностиДиапазон (Вт/см²)Типовая технология
Низкий< 50Трубка в пластине, серпантин
Высокий50 - 300FSW с внутренними крыльями
Очень высокий> 300Микроканал, струйное вдавливание

Эта основа лежит в основе первоначального проектирования любой эффективной системы жидкостного охлаждения с холодными пластинами.

Алюминиевая холодная пластина с внутренними каналами охлаждения для систем жидкостного охлаждения
Классификация систем холодного охлаждения

Давайте углубимся в эти классификации. Выбор, который вы сделаете, напрямую влияет на производительность, стоимость и сложность производства. Это критически важное решение при разработке продукта.

Решения с низкой плотностью мощности

При мощности менее 50 Вт/см² выигрывает простота. Часто бывает достаточно конструкции "трубка в пластине" или змеевидного канала. Они экономически эффективны и относительно просты в производстве. Мы видим их во многих стандартных промышленных системах.

Решения с высокой плотностью мощности

Когда вы переходите в диапазон 50-300 Вт/см², все становится сложнее. Стандартные конструкции не справляются. Для передачи тепла требуется большая площадь поверхности. Здесь на помощь приходят такие технологии, как пластины, сваренные методом фрикционной сварки (FSW), со сложными внутренними ребрами. Их производство требует точности.

Решения с очень высокой плотностью мощности

При мощности свыше 300 Вт/см² мы переходим к специализированному терморегулированию. Это касается экстремальных приложений, таких как высокопроизводительные вычисления или современные лазеры. Здесь используются микроканальные холодные пластины или даже столкновение струй8 Необходимы системы. Такие конструкции обеспечивают максимальное взаимодействие жидкости с поверхностью, но допуски на изготовление невероятно жесткие.

Вот более подробное сравнение:

ТехнологияПлотность мощности (Вт/см²)Ключевая особенностьПримечание по производству
Трубка серпантина< 50Простой и непрерывный путь жидкостиЛегко сгибается и припаивается на место
FSW с плавниками50 - 300Высокая площадь внутренней поверхностиТребуется точная обработка с ЧПУ и сварка
Микроканал> 300Большая площадь поверхности при малом объемеТребует передовых технологий, таких как травление или склеивание

В общем, выбор подходящей холодной пластины - это балансировка. Плотность мощности диктует необходимую сложность конструкции. Выбор варьируется от простых трубчатых компоновок для низких тепловых нагрузок до передовых микроструктур для самых сложных тепловых задач.

Какова методология проектирования геометрии канала?

Проектирование геометрии проточных каналов - это не одноразовый процесс. Это итерационный цикл создания, анализа и уточнения. Этот метод гарантирует, что конечная конструкция будет действительно оптимизирована.

Мы начинаем с простой, базовой схемы. Часто это конструкция с параллельными каналами. Он служит отправной точкой для оценки.

Итерационный цикл

Основная идея заключается в постоянном совершенствовании. Мы изменяем дизайн на основе данных о производительности. Этот цикл продолжается до тех пор, пока мы не достигнем всех поставленных целей.

ШагДействиеЦель
1ДизайнСоздайте исходную геометрию (например, параллельные каналы).
2АнализируйтеПрогнозирование производительности с помощью расчетов или CFD.
3ИзменитьОтрегулируйте геометрию для улучшения результатов.
4ПовторитеПродолжайте цикл до тех пор, пока цели не будут достигнуты.

Такой структурированный подход позволяет избежать догадок. Он методично подводит к эффективному решению.

Алюминиевая холодная пластина с внутренними каналами охлаждения для систем жидкостного охлаждения
Классификация систем холодного охлаждения

Итерационный процесс - это место, где теория встречается с практическим применением. Именно так мы превращаем концепцию в высокопроизводительную деталь, особенно для сложных систем, таких как жидкостное охлаждение холодных пластин.

Прогнозирование производительности

При внесении изменений мы в значительной степени полагаемся на анализ. Этот шаг очень важен. Мы используем расчеты или программное обеспечение, чтобы предсказать, как будет работать конструкция.

Этот анализ фокусируется на ключевых показателях. Цель состоит в том, чтобы увидеть, как движется тепло и какое сопротивление встречает жидкость. Именно здесь и пригодятся инструменты для Вычислительная гидродинамика9 становятся бесценными. Они моделируют поведение жидкости в каналах.

Изменение геометрии

На основе анализа мы вносим целенаправленные изменения. Мы не меняем ничего наугад. Каждая модификация направлена на решение конкретной проблемы, выявленной в ходе моделирования.

Наш анализ может показать плохую теплопередачу в некоторых областях. Или, возможно, перепад давления слишком велик для насоса клиента.

Распространенные корректировки и их влияние

МодификацияОсновное влияние на теплопередачуОсновное влияние на перепад давления
Увеличение ширины каналаУменьшаетЗначительно уменьшается
Увеличение глубины каналаУвеличиваетУменьшает
Добавить/увеличить плотность плавникаЗначительно увеличиваетсяЗначительно увеличивается

В PTSMAKE мы повторяем этот цикл. Мы настраиваем, тестируем и снова анализируем. Мы продолжаем до тех пор, пока показатели теплопередачи и перепада давления не будут идеально сбалансированы в рамках ограничений проекта.

Процесс итеративного проектирования - это мощная методология. Он использует такие инструменты анализа, как CFD, для систематического уточнения геометрии проточного канала, балансируя между тепловыми характеристиками и перепадом давления, чтобы достичь конкретных целей для конечного продукта.

Как бы вы оптимизировали конструкцию для получения минимального веса холодной плиты?

Оптимизация холодного листа для достижения минимального веса - критически важная задача. Она требует комплексного подхода. Речь идет не только о самой плите. Необходимо учитывать всю систему.

Начните с выбора материала

Самая простая победа - выбор материала. Алюминий часто является лучшим выбором по сравнению с медью для чувствительных к весу приложений.

МатериалПлотность (г/см³)Теплопроводность (Вт/м-К)
Алюминий2.70~205
Медь8.96~400

Хотя медь является лучшим проводником, алюминий предлагает отличный баланс. Он обеспечивает хорошую производительность при меньшем весе.

Легкая алюминиевая холодная пластина для систем терморегулирования, демонстрирующая эффективную конструкцию отвода тепла
Алюминиевый холодный пластинчатый теплообменник

Расширенная оптимизация дизайна

Помимо материалов, мы обращаемся к программному обеспечению для проектирования. В PTSMAKE мы используем передовые инструменты для уточнения геометрии. Это помогает нам удалить каждый грамм ненужного материала.

Программное обеспечение для оптимизации топологии - это революционное решение. Оно анализирует пути нагрузки детали. Затем программа вырезает материал из зон с низкой нагрузкой. Таким образом создается прочная, но легкая скелетная структура. Этот процесс выходит за рамки простого вырезания карманов. Это метод, основанный на данных, для достижения максимального снижения веса. Этот интеллектуальный процесс проектирования, часто включающий генеративный дизайн10, Это помогает нам создавать инновационные и эффективные решения.

Снижение веса всей системы

Оптимизация холодной плиты - это только часть истории. Весь Холодная плита жидкостного охлаждения Система вносит свой вклад в общий вес.

Объем охлаждающей жидкости

Минимизация количества охлаждающей жидкости в системе - ключевой момент. Меньшие внутренние каналы и короткие трубки уменьшают необходимый объем жидкости. Вода тяжелая, поэтому меньше - значит больше.

Компонентные материалы

Наконец, обратите внимание на другие компоненты. Использование легких композитных материалов для трубок и резервуаров может значительно снизить общий вес системы. Каждый компонент имеет значение.

Стратегия оптимизацииВлияние на весРассмотрение
Оптимизация топологииВысокийТребуется современное программное обеспечение и анализ
Минимизация расхода охлаждающей жидкостиСреднийБаланс между объемом и скоростью потока
Композитные трубыНизкий-среднийПроверьте совместимость материалов

Комбинируя эти стратегии, мы можем создавать для наших клиентов высокоэффективные и удивительно легкие решения для охлаждения.

Оптимизация для достижения минимального веса включает в себя многостороннюю стратегию. Она начинается с разумного выбора материала, например алюминия, использует передовую оптимизацию топологии для корпуса пластины и учитывает всю систему, включая объем охлаждающей жидкости и материалы компонентов.

Какие испытания на надежность требуются для новой конструкции холодной плиты?

Новый дизайн холодильных плит выглядит отлично на бумаге. Но выживет ли она в реальном мире? Именно здесь на помощь приходят валидационные испытания. Оно является обязательным условием обеспечения надежности и производительности.

Тесты для проверки основных параметров

Мы уделяем особое внимание ключевым тестам, которые имитируют реальные нагрузки. Этот этап подтверждает, что система жидкостного охлаждения Cold Plate может выдержать давление, перепады температур и физические удары. Эти испытания являются основополагающими.

Ниже приведен краткий обзор основных тестов.

Тип испытанияОсновная цель
Защита от давленияОбнаружение протечек, обеспечение целостности конструкции.
ТермоциклированиеПроверьте, нет ли усталости и разрушения материала.
Вибрация/шокМоделирование транспортных и эксплуатационных нагрузок.

Эти проверки отделяют прототип от детали, готовой к производству.

Усовершенствованная система жидкостного охлаждения холодной плиты с компонентами терморегулирования для проверки надежности
Испытание системы охлаждения холодными пластинами

Более глубокий взгляд на каждый тест

Давайте разберемся, почему каждый тест так важен. Каждое испытание выявляет различные аспекты долговечности холодильной плиты. Это позволяет составить полное представление о его долгосрочной надежности.

Испытание на герметичность

Это фундаментальная проверка безопасности и производительности. Обычно мы подвергаем холодную плиту давлению, в 1,5-2 раза превышающему ее максимальное ожидаемое рабочее давление. Этот тест подтверждает, что все соединения, сварные швы и фитинги идеально герметичны. Утечка здесь означает полный отказ системы.

Термоциклирование

Этот тест имитирует циклы включения и выключения питания устройства. Мы многократно нагреваем и охлаждаем пластину, часто тысячи раз. Этот процесс крайне важен для выявления слабых мест в паяных соединениях или материале термоинтерфейса из-за расширения и сжатия. Мы тщательно проверяем, нет ли признаков усталость материала11 что может привести к провалу.

Испытания на вибрацию и ударные нагрузки

Ваш продукт будет перевозиться и обрабатываться. Оно также может работать в условиях повышенной вибрации, например, в автомобильном или промышленном оборудовании. Это испытание гарантирует, что холодный лист выдержит эти физические нагрузки без разрушения.

ТестОбщие параметрыПочему это важно
Испытание на коррозиюДлительное воздействие охлаждающей жидкостиОбеспечивает совместимость материалов, предотвращает засоры.
Испытание давлением1,5x максимальное рабочее давлениеПредотвращает катастрофические утечки в полевых условиях.
Термический циклОт -40°C до 125°C, >1000 цикловПодтверждает долгосрочную стабильность суставов и ТИМ.

По нашему опыту в PTSMAKE, подбор параметров испытаний в соответствии с конкретным применением является ключевым моментом.

Всесторонняя проверка, включающая испытания давлением, температурой, вибрацией и коррозией, имеет большое значение. Она доказывает, что новая конструкция холодной плиты прочна и надежна для своей среды. Этот процесс предотвращает дорогостоящие сбои в работе и обеспечивает долгосрочную производительность и доверие клиентов.

Как вы обеспечиваете герметичность и защиту от протечек в течение всего срока службы холодной плиты?

Предотвращение протечек в холодной плите - это не одноразовая задача. Это долгосрочное обязательство. Уплотнение должно выдерживать многолетнюю эксплуатацию. Это включает в себя перепады температур и постоянную вибрацию.

Ключевым моментом является проектирование на весь срок службы. Она рассчитана не только на первоначальное испытание давлением.

Уплотнительные кольца: Первая линия обороны

Правильный выбор уплотнительных колец имеет решающее значение. Материал должен соответствовать охлаждающей жидкости и температурному диапазону. Конструкция канавки и сжатие одинаково важны для надежного уплотнения.

МатериалЛучшее дляДиапазон температур
EPDMСмеси воды и гликоля-50°C до 150°C
Витон (FKM)Масла, агрессивные жидкостиот -20°C до 200°C

Герметики для резьбы

Для резьбовых фитингов всегда используйте качественный жидкий герметик. Он заполняет микроскопические зазоры, которые может пропустить лента. Это обеспечивает долговечное, устойчивое к вибрациям уплотнение.

Алюминиевая охлаждающая пластина с кольцевыми уплотнениями и фитингами для систем терморегулирования
Холодная плита с уплотнительными элементами

Долгосрочная надежность имеет первостепенное значение. Хотя прокладки широко распространены, со временем они становятся опасными. Мы должны думать о том, какие нагрузки испытывает холодная плита на протяжении всего срока службы.

Недостатки конструкций с прокладками

Прокладки кажутся простыми. Однако зачастую они являются слабым местом в системе. Они подвержены разрушению в результате термоциклирования. Постоянное расширение и сжатие ослабляет уплотнение.

Вибрация также оказывает негативное влияние. Она может привести к ослаблению силы прижима прокладки. В итоге образуется место утечки. С годами сам материал прокладки может деградировать. Он может потерять свою эластичность в результате процесса, известного как Creep12, Особенно при постоянном давлении и температуре.

Почему сварные или паяные соединения лучше

Для многокомпонентных холодных плит мы настоятельно рекомендуем использовать неразъемные соединения. Сварка или пайка - лучший подход для обеспечения высокой надежности Холодная плита жидкостного охлаждения приложения.

Эти методы позволяют создать единый прочный узел. Это полностью исключает прокладку как потенциальную точку отказа. По нашему опыту в PTSMAKE, такой подход обеспечивает самый высокий уровень долгосрочного предотвращения утечек.

Метод герметизацииПервоначальная стоимостьДолгосрочная надежностьУдобство обслуживания
ПрокладкаНизкийУмеренныйВысокий
ПайкаУмеренныйОчень высокийНизкий
СваркаВысокийСамый высокийНизкий

Для обеспечения максимальной надежности жидкостного охлаждения холодных пластин отдавайте предпочтение прочным кольцевым уплотнениям для обслуживаемых портов. Для постоянных узлов сварные или паяные соединения значительно превосходят прокладки, устраняя пути утечки и обеспечивая работоспособность изделия на протяжении всего срока службы.

Получить цену на Индивидуальные решения для холодных плит от PTSMAKE

Готовы к надежному и высокоэффективному жидкостному охлаждению с помощью холодных пластин для вашего приложения? Свяжитесь с PTSMAKE прямо сейчас, чтобы получить индивидуальное предложение. Используйте наш опыт точного производства, быстрое изготовление прототипов и надежный сервис B2B для воплощения вашего проекта в реальность. Обратитесь к нам сегодня и получите возможность не беспокоиться о производстве!

Получить цену сейчас - PTSMAKE


  1. Поймите, что такое металлургическая связь при пайке и почему она имеет решающее значение для высокоэффективного терморегулирования. 

  2. Узнайте, как неравномерный поток охлаждающей жидкости может привести к образованию опасных горячих точек и что с этим делать. 

  3. Поймите, как этот ключевой параметр напрямую влияет на эффективность охлаждения системы и температуру компонентов. 

  4. Узнайте, как вязкость жидкости влияет на требования к перекачиванию и общую эффективность системы. 

  5. Узнайте, как этот ключевой параметр влияет на гидродинамику и эффективность охлаждения в компактных решениях по терморегулированию. 

  6. Узнайте из нашего подробного руководства, как эта сложная повторяющаяся структура революционизирует терморегулирование. 

  7. Узнайте, как этот электрохимический процесс повышает прочность поверхности и коррозионную стойкость металлических деталей. 

  8. Узнайте, как этот метод воздействует на горячие точки высокоскоростной жидкостью, обеспечивая превосходную эффективность охлаждения. 

  9. Узнайте, как этот метод моделирования предсказывает поток жидкости и теплопередачу для улучшения конструкции. 

  10. Узнайте, как этот процесс, основанный на искусственном интеллекте, исследует тысячи вариантов дизайна, чтобы найти наилучшие решения. 

  11. Узнайте, как повторяющиеся нагрузки могут повлиять на металлические конструкции и со временем привести к их разрушению в системах терморегулирования. 

  12. Узнайте, как такое поведение материала может со временем нарушить целостность уплотнения. 

Поделитесь этим :
Peter.Wong.Image

Привет! Я - Peter, директор по глобальным техническим продажам компании PTSMAKE. Мой путь в индустрии пресс-форм и обработки на станках с ЧПУ начался еще в детстве, когда я работал вместе с отцом в мастерской по изготовлению пресс-форм. Затем я стал дизайнером пресс-форм, затем менеджером проектов, после чего занялся продажами и в итоге стал партнером PTS, имея за плечами более 15 лет практического опыта. Я здесь, чтобы поделиться тем, чему я научился, и помочь вывести ваши проекты на новый уровень. Давайте соединимся и построим что-то великое вместе!

Получить цитату
Оглавление Скрыть

Запрос бесплатного предложения

1. Мы свяжемся с вами в течение 12 часов
2. Не волнуйтесь, мы тоже ненавидим спам!