В современном мире высоких технологий управление теплом имеет решающее значение для обеспечения эффективности, надежности и долговечности электронных устройств, особенно в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, телекоммуникационная и компьютерная. По мере развития электронных систем они становятся меньше, быстрее и мощнее, что приводит к увеличению выделения тепла, с которым традиционные методы охлаждения больше не могут эффективно справляться. Жидкостные охлаждающие пластины стали жизненно важным решением этой проблемы, обеспечивая высокоэффективный и надежный метод управления температурным режимом в высокопроизводительных приложениях.
Жидкостные холодные пластины используются в различных приложениях, где требуется высокое рассеивание тепла. К ним относятся охлаждение электроники, высокопроизводительные вычисления, охлаждение аккумуляторов в электромобилях и управление температурным режимом силовой электроники в таких отраслях, как телекоммуникации и аэрокосмическая промышленность.
Работа жидкостных охлаждающих пластин основана на принципе передачи тепла посредством конвекции и проводимости. Вот описание того, как они работают:
Пластина жидкостного охлаждения обычно прикрепляется непосредственно к тепловыделяющему компоненту, например процессору, источнику питания или аккумулятору. Когда компонент генерирует тепло, тепло передается на холодную пластину посредством проводимости, поскольку холодная пластина изготовлена ​​из материалов с превосходной теплопроводностью, таких как медь или алюминий. Этот процесс гарантирует, что тепло эффективно перемещается от компонента к поверхности холодной пластины.

Внутри холодной пластины охлаждающая жидкость (обычно вода, гликоль или специальная тепловая жидкость) протекает через каналы или трубки, встроенные в пластину. Эти каналы предназначены для увеличения площади контакта между теплоносителем и поверхностью охлаждающей пластины, тем самым повышая эффективность теплопередачи. Охлаждающая жидкость поглощает тепло от холодной пластины посредством конвекции, циркулируя по каналам, забирая тепло и унося его.
Как только охлаждающая жидкость поглощает тепло, она откачивается от холодной пластины и направляется в теплообменник, радиатор или систему охлаждения, где тепло выделяется в окружающую среду. Этот процесс продолжается в цикле, где охлаждающая жидкость постоянно циркулирует по системе, поглощая тепло от холодной пластины и отдавая его в другом месте.
Существуют различные типы жидкостных охлаждающих пластин, каждый из которых предназначен для конкретных применений и требований к охлаждению. К основным типам относятся:
Это наиболее распространенный тип пластин для жидкостного охлаждения. В них используется жидкий теплоноситель, который остается в однофазном состоянии на протяжении всего процесса теплопередачи. В однофазных системах хладагент поглощает тепло и нагревается, но не подвергается фазовому переходу (например, кипению или испарению).
Двухфазные холодные пластины используют фазовый переход жидкости, например, из жидкости в пар, для обеспечения улучшенного охлаждения. Когда охлаждающая жидкость достигает определенной температуры, она испаряется в пар, поглощая при этом больше тепла. Затем пар конденсируется обратно в жидкость перед рециркуляцией по системе. Двухфазное охлаждение более эффективно, чем однофазное, поскольку оно позволяет выдерживать более высокие тепловые нагрузки и обеспечивает лучшее управление температурным режимом.
В микроканальных холодных пластинах используются крошечные сложные каналы для увеличения площади поверхности для теплопередачи. Эти охлаждающие пластины особенно эффективны для охлаждения мощной электроники в компактных помещениях, такой как процессоры, усилители мощности и высокопроизводительные вычислительные компоненты. Конструкция этих пластин обеспечивает быстрое и эффективное рассеивание тепла, что делает их идеальными для систем, генерирующих большое количество тепла при небольшой занимаемой площади.
Жидкостные охлаждающие пластины используются во многих отраслях промышленности, где управление теплом имеет решающее значение. Вот некоторые из наиболее распространенных приложений:
В суперкомпьютерах, серверах и центрах обработки данных жидкостные охлаждающие пластины необходимы для охлаждения процессоров, микросхем памяти и графических процессоров. Эти системы выделяют огромное количество тепла, что может привести к регулированию производительности и сбою оборудования, если не управлять им должным образом. Системы жидкостного охлаждения с охлаждающими пластинами обеспечивают оптимальную производительность и продлевают срок службы этих критически важных компонентов.
В электромобилях жидкостные охлаждающие пластины используются для охлаждения аккумуляторных блоков большой емкости. Поскольку в электромобилях для хранения энергии используются большие литий-ионные батареи, для предотвращения перегрева требуется эффективное управление температурным режимом, что может привести к сокращению срока службы батареи или даже к опасному перегреву. Жидкостные охлаждающие пластины встроены в системы охлаждения аккумуляторов, чтобы обеспечить равномерное распределение тепла и защитить аккумулятор от чрезмерных температур.
Аэрокосмическая и военная промышленность часто требуют передовых решений для охлаждения высокопроизводительной электроники и систем питания. Жидкостные охлаждающие пластины используются для охлаждения авионики, радиолокационных систем и лазерных устройств, которые в условиях эксплуатации выделяют значительное количество тепла. Использование систем жидкостного охлаждения жизненно важно в таких средах, где традиционного воздушного охлаждения может быть недостаточно из-за ограничений по пространству и весу.
Жидкостные охлаждающие пластины обычно используются для охлаждения силовой электроники, такой как инверторы, трансформаторы и источники питания в телекоммуникациях и промышленности. Эти системы обрабатывают сильные электрические токи, которые выделяют большое количество тепла, что требует высокоэффективных решений для охлаждения, обеспечивающих работу устройств в безопасных температурных диапазонах.
В некоторой высококачественной бытовой электронике, такой как игровые ноутбуки и высокопроизводительные настольные компьютеры, для охлаждения процессоров, графических процессоров и других термочувствительных компонентов используются жидкостные охлаждающие пластины. Эти решения для охлаждения особенно важны в устройствах, предназначенных для тяжелых вычислительных задач, таких как игры, 3D-рендеринг и редактирование видео.
Жидкостное охлаждение гораздо более эффективно, чем традиционные системы воздушного охлаждения, особенно для мощных устройств. Высокая теплопроводность жидкостей обеспечивает более эффективное поглощение и передачу тепла, что делает жидкостные охлаждающие пластины идеальными для применений, где выделение тепла является проблемой.
Жидкостные охлаждающие пластины представляют собой компактное и легкое решение для управления температурным режимом. Их можно интегрировать в небольшие помещения без необходимости использования громоздких радиаторов или больших вентиляторов, что особенно полезно в таких приложениях, как бытовая электроника и электромобили, где размер и вес имеют решающее значение.
В отличие от систем воздушного охлаждения, жидкостные охлаждающие пластины работают без вентиляторов и движущихся частей, что приводит к более тихой работе. Эта функция особенно важна в таких средах, как центры обработки данных, где необходимо свести к минимуму уровень шума.
Жидкостные охлаждающие пластины можно масштабировать для обеспечения различных уровней рассеивания тепла. Независимо от того, охлаждаете ли вы небольшой электронный компонент или целую серверную ферму, системы жидкостного охлаждения можно настроить и оптимизировать для различных плотностей мощности и тепловых нагрузок.