Kasabay ng mabilis na pag-unlad ng modernong teknolohiya, patuloy na nakakamit ng mga elektronikong aparato ang mas mataas na pagganap at mas mataas na densidad ng kuryente. Bilang resulta, ang mga hamon sa pamamahala ng angrmal ay nagiging lalong kritikal. Sa mga high-performance server, AI system, electric vehicle, power electronics, at mga kagamitang pang-industriya, ang mga tradisyonal na pamamaraan ng pagpapalamig ng hangin ay kadalasang hindi na sapat. Ito ang dahilan kung bakit ang mga solusyon sa liquid cooling ay naging isang mahalagang teknolohiya sa mga modernong angrmal management system.

Kung ikukumpara sa air cooling, ang isang liquid cooling plate system ay gumagamit ng mataas na kapasidad ng init at mahusay na angrmal conductivity ng likido upang mas mahusay na maalis ang init mula sa pinagmumulan ng init. Pinapayagan nito ang kagamitan na gumana nang mas matatag habang pinapahaba ang buhay ng serbisyo. Bukod pa rito, mga sistema ng paglamig ng likido karaniwang mas tahimik na gumagana, kaya mainam ang mga ito para sa mga kapaligirang sensitibo sa ingay.

sa gitna ng bawat sistema ng paglamig ng malamig na plato ay ang likidong malamig na plato mismo. Dahil nagsisilbing tulay sa pagitan ng pinagmumulan ng init at ng coolant, ang pagganap ng malamig na plato ay direktang tumutukoy sa kahusayan at pagiging maaasahan ng buong sistema. Samakatuwid, ang pag-unawa kung paano gumagana ang likidong malamig na plato ang unang hakbang tungo sa pag-unawa sa advanced na teknolohiya ng likidong paglamig.

ano ang isang likidong malamig na plato?

Ang likidong malamig na plato ay isang angrmal management component na idinisenyo upang ilipat ang init mula sa mga elektronikong aparato o mga sistema ng kuryente patungo sa circulating coolant. Karaniwan itong ginagamit sa mga cold plate para sa mga electronics, ev battery system, industrial power modules, CPU, at high-performance computing equipment.

Ang pangunahing istraktura ay karaniwang binubuo ng:

• isang base na metal na konduktibo sa init

• mga panloob na daluyan ng likido

• mga port ng pasukan at labasan ng coolant

Habang dumadaloy ang coolant sa mga panloob na channel, ang init mula sa aparato ay inililipat papunta sa likido at dinadala palayo mula sa pinagmumulan ng init.

Kasama sa mga karaniwang materyales ang:

• mga disenyo ng malamig na plato na tanso para sa pinakamataas na angrmal conductivity

• mga cold plate na aluminyo para sa magaan at mas murang aplikasyon

Dahil sa mahusay nitong kakayahan sa paglilipat ng init, ang cold plate liquid cooling ay naging isa sa mga pinakaepektibong paraan ng paglamig na magagamit ngayon.

paano gumagana ang mga likidong malamig na plato

Maraming inhinyero at gumagamit ang nagtatanong: "Gumagana ba talaga ang liquid cooling?"

Ang sagot ay oo. Ang liquid cooling ay mas mahusay kaysa sa tradisyonal na air cooling sa mga aplikasyon na may mataas na heat-density.

Ang isang kumpletong sistema ng paglamig ng cold plate ay karaniwang binubuo ng:

• bomba

• imbakan ng tubig

• likidong malamig na plato

• radyador

• bentilador ng pagpapalamig

• tubo

Ang proseso ng pagtatrabaho ay medyo simple:

1. Ang bomba ay nagpapakalat ng coolant sa buong sistema.

2. Ang coolant ay pumapasok sa liquid cooled cold plate at sumisipsip ng init mula sa pinagmumulan ng init.

3. Ang pinainit na coolant ay dumadaloy papunta sa radyador.

4. Ipinapakalat ng radyador ang init sa nakapalibot na hangin sa tulong ng bentilador.

5. Ang pinalamig na likido ay babalik sa sistema at uulitin ang siklo.

sa prosesong ito, ang coolant ay patuloy na nagdadala ng angrmal energy palayo sa aparato.

Bakit kailangan gumamit ng malamig na plato?

Kung ikukumpara sa tradisyonal na air cooling, ang cold plate cooling ay nag-aalok ng ilang pangunahing bentahe:

mas mataas na kahusayan sa paglipat ng init

Ang mga likido ay may mas mataas na kapasidad sa init kaysa sa hangin, na nagpapahintulot sa mga water cooling plate na mabilis na mag-alis ng malalaking dami ng init.

compact na pamamahala ng init

Kayang pangasiwaan ng isang water cooled cold plate ang matataas na angrmal load sa mga masisikip na espasyo kung saan hindi sapat ang mga tradisyunal na heatsink at bentilador.

mas mababang ingay

dahil ang liquid cooling ay hindi gaanong umaasa sa mabilis na daloy ng hangin, ang mga sistema ay maaaring gumana nang mas tahimik.

mas mahusay na pagkakapareho ng temperatura

Ang mga likidong malamig na plato ay nakakatulong na mabawasan ang mga hot spot at mapanatili ang matatag na temperatura ng pagpapatakbo sa mga sensitibong bahagi.

Ang mga bentahang ito ang nagpapaliwanag kung bakit malawakang ginagamit ang mga battery likidong malamig na plato system sa mga electric vehicle at energy storage system.

Pagpili ng coolant sa mga likidong sistema ng paglamig

bagama't mura ang purong tubig at may mahusay na angrmal conductivity, madali itong magdulot ng oksihenasyon at kalawang sa loob ng sistema.

samakatuwid, karamihan sa mga sistema ng liquid cooling plate ay gumagamit ng mga espesyal na binuong coolant na kinabibilangan ng:

• mga additive na anti-corrosion

• proteksyon laban sa kalawang

• mga biyolohikal na inhibitor

• minsan ay mga fluorescent additives para sa mga visual effect

Ang wastong pagpili ng coolant ay nakakatulong na mapabuti ang pagiging maaasahan ng sistema at ang pagganap ng init nito.

mga pagsasaalang-alang sa disenyo ng likidong malamig na plato

Ang pagganap ng disenyo ng isang likidong malamig na plato ay lubos na nakasalalay sa panloob na istraktura at pamamaraan ng paggawa nito.

Ang isang mahusay na dinisenyong pasadyang likidong malamig na plato ay dapat na balansehin:

• pagganap ng init

• resistensya sa likido

• lakas ng istruktura

• gastos sa paggawa

Ang mga pangunahing salik sa disenyo ay kinabibilangan ng:

1. kahusayan sa pagpapalitan ng init

Dapat na madikit ang coolant sa pinainit na ibabaw nang epektibo hangga't maaari. Ang mga advanced na istruktura ng channel tulad ng mga microchannel o fin array ay karaniwang ginagamit upang mapabuti ang angrmal transfer.

2. dinamika ng likido

Dapat balansehin ng mga panloob na channel ang bilis ng coolant at ang pagbaba ng presyon. Ang labis na resistensya sa daloy ay nagpapataas ng load ng bomba, habang ang hindi sapat na daloy ay nagpapababa sa kahusayan ng paglamig.

3. proseso ng paggawa

Ang iba't ibang pamamaraan ng pagmamanupaktura ay nakakaapekto sa gastos, tibay, at pagganap.

Ang mga karaniwang pamamaraan ng produksyon ay kinabibilangan ng:

• pagmakinilya ng cnc

• pagpapatigas

• hinang

• paghahagis ng mamatay

• hinang na may friction stir (fsw)

4. pagpili ng materyal

Ang mga disenyo ng copper cold plate ay nagbibigay ng superior angrmal conductivity at malawakang ginagamit sa mga high-performance system.

Mas magaan at mas matipid ang mga disenyo ng aluminyo, bagama't mas mababa ang kanilang angrmal conductivity at dapat isaalang-alang ang galvanic corrosion.

mga karaniwang uri ng likidong malamig na plato

1. malamig na plato ng likidong fsw

Ang teknolohiyang hinang na may friction stir ay lumilikha ng lubos na maaasahang mga selyadong istruktura na may mahusay na pagganap ng init at mekanikal na lakas. Ang mga ito ay karaniwang ginagamit sa mga baterya ng EV at industrial power electronics.

2. malamig na plato na may tubo

ang malamig na plato na may tubo ay isa sa mga pinaka-tradisyonal na disenyo ng water cooling plate.

Sa pamamaraang ito, ang mga tubo na tanso o aluminyo ay binabaluktot sa mga landas na hugis-S o hugis-U at kinakabit sa isang konduktibong base plate.

mga kalamangan:

• simpleng paggawa

• mababang gastos

• madaling pagpapanatili

• angkop para sa pagpapalamig sa malalaking lugar

mga aplikasyon:

• mga industrial inverter

• mga suplay ng kuryente

• malalaking sistema ng kuryente

gayunpaman, dahil medyo malaki ang diyametro ng tubo at ang landas ng daloy ay may kasamang maraming kurba, mas mababa ang angrmal uniformity at maaaring magkaroon ng mga lokal na hot spot.

3. nakatiklop na palikpik na likidong plato ng pagpapalamig

Ang mga istrukturang nakatuping palikpik ay gumagamit ng mga palikpik na metal na hugis-alon o zigzag upang mapataas ang lawak ng paglipat ng init at lumikha ng turbulence sa loob ng daloy ng coolant.

mga kalamangan:

• balanseng pagganap ng init

• katamtamang gastos sa paggawa

• angkop para sa katamtamang laki ng produksyon

mga aplikasyon:

• kagamitan sa telekomunikasyon

• mga kabinet ng kontrol sa industriya

Nakakamit ng disenyong ito ang mahusay na balanse sa pagitan ng kahusayan ng paglamig at resistensya sa likido.

4. malamig na plato ng pinong pino

Ang mga likidong malamig na plato na may pinong pino ay naglalaman ng mga siksik na nakaayos na silindro o hugis-pin na mga palikpik.

Ang mga istrukturang ito ay makabuluhang nagpapabuti sa turbulence at kahusayan sa paglipat ng init.

Ang mga karaniwang hugis ng palikpik ay kinabibilangan ng:

• parihaba

• pabilog

• eliptikal

mga kalamangan:

• mahusay na pagpapalitan ng init

• nababaluktot na disenyo ng istruktura

• angkop para sa mga siksik na espasyo

mga disbentaha:

• mas mataas na resistensya sa daloy

• mas mahirap na pagpapanatili dahil sa akumulasyon ng mga kalat

5. malamig na plato ng tubig na may palikpik na may skived

Ang teknolohiyang palikpik na may skived ay direktang pumuputol ng mga palikpik mula sa iisang bloke ng metal.

dahil ang mga palikpik at base ay isinama sa iisang istraktura, naaalis ang angrmal resistance sa pagitan ng mga bahagi.

mga kalamangan:

• mahusay na angrmal conductivity

• matibay na integridad ng istruktura

• mahusay para sa malawakang produksyon

mga disbentaha:

• limitadong kakayahang umangkop sa geometry ng palikpik

• hindi gaanong angkop para sa mga sobrang siksik na aplikasyon

komprehensibong paghahambing ng mga teknolohiya sa paglamig ng cold plate

pagganap ng init

Ang pinakamataas na pagganap ng paglamig ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng:

• mga malamig na plato na microchannel

• mga malamig na plato na may palikpik na may skived

Pinapakinabangan ng mga disenyong ito ang contact area at angrmal conductivity.

Ang mga istrukturang pinong pino at nakatiklop na palikpik ay nagbibigay ng matibay na pagganap sa mga partikular na aplikasyon.

malamig na plato na may tubo ang mga sistema ay nag-aalok ng mas mababang angrmal efficiency ngunit mahusay na pagiging maaasahan at pagpapanatili.

kahusayan sa gastos

pinakamababang gastos:

• malamig na plato na may tubo

katamtamang gastos:

• nakatiklop na palikpik

• pinong pino

• palikpik na may skived

pinakamataas na gastos:

• pinatigas na likidong malamig na plato at mga microchannel system dahil sa pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura at masisikip na tolerance.

resistensya sa likido

malamig na plato na may tubo

katamtamang pagbaba ng presyon na dulot ng mahahabang landas ng daloy at maraming kurba.

malamig na plato na microchannel

napakataas na resistensya sa daloy dahil sa makikipot na mga daluyan at siksik na mga istruktura.

nakatiklop na palikpik

lumilikha ng kontroladong turbulence na may katamtamang pagbaba ng presyon.

pinong pino

mataas na turbulence at mataas na resistensya dahil sa siksik na pagkakaayos ng mga palikpik.

palikpik na may skived

medyo maayos na daloy ng coolant at mas mababang pressure drop.

pagpili ng tamang likidong malamig na plato

Walang pangkalahatang solusyon sa disenyo ng cold plate liquid cooling. Ang mainam na pagpipilian ay depende sa mga kinakailangan ng aplikasyon.

Kapag pumipili ng pasadyang likidong malamig na plato, ang pinakamahalagang salik ay kinabibilangan ng:

• kinakailangang pagganap ng paglamig

• badyet

• magagamit na espasyo sa pag-install

• kakayahan sa pagpapanatili

• mga inaasahan sa pagiging maaasahan

halimbawa:

• inuuna ng mga sistema ng cold plate ng likidong baterya ang pare-parehong pamamahagi ng temperatura

• inuuna ng mga aplikasyon ng cpu cooling plate ang lokalisadong pag-alis ng mataas na heat flux

• kadalasang inuuna ng mga sistemang pang-industriya ang tibay at pagpapanatili

Ang pagpili ng tamang liquid cooled cold plate ay nangangailangan ng pagbabalanse ng pagganap ng init, flow resistance, gastos, at pangmatagalang reliability.