Pourquoi le refroidissement liquide au lieu du refroidissement par air ? Comment fonctionnent les plaques froides liquides ?

Le principe de fonctionnement de base d'une plaque de refroidissement liquide est de transférer efficacement la chaleur des surfaces solides par transfert de chaleur par convection forcée,en utilisant les caractéristiques élevées de capacité thermique spécifique et de transfert thermique par convection des fluides de refroidissementLe processus détaillé est le suivant:

Heat-generating components are tightly attached to one or more surfaces of the liquid cooling plate (commonly known as the mounting surface or base plate) using thermal interface materials such as thermal greaseLa chaleur est transférée de la source de chaleur à la paroi solide de la plaque de refroidissement liquide par conduction thermique.

La chaleur circule à l'intérieur de la structure métallique de la plaque de refroidissement liquide (généralement en aluminium, cuivre ou autres alliages à haute conductivité) par conduction thermique,se déplaçant de la surface de montage à haute température en contact avec la source de chaleur vers les parois intérieures à basse température des canaux de débit internes qui interagissent avec le liquide de refroidissementUne conductivité thermique plus élevée du matériau et une épaisseur de paroi plus fine réduisent la résistance thermique et améliorent l'efficacité de la conduction thermique.

Le liquide de refroidissement, généralement de l'eau désionisée, une solution aqueuse de glycol, ou un liquide de refroidissement industriel spécialisé,s'écoule à travers les canaux internes scellés de la plaque de refroidissement liquide à une vitesse contrôlée entraînée par une pompe externeAu fur et à mesure qu'il traverse les parois intérieures des canaux à haute température, le liquide de refroidissement absorbe la chaleur des surfaces des parois.

Le transfert de chaleur repose principalement sur la convection forcée: le débit du liquide de refroidissement, en particulier dans un état turbulent, perturbe la couche limite laminaire à proximité des surfaces murales,permettant un mélange et un échange thermique plus efficaces entre le fluide froid du noyau et la paroi chaudeUn coefficient de transfert de chaleur par convection plus élevé correspond à des performances d'échange de chaleur plus élevées.

La conception des canaux d'écoulement, y compris la forme, les dimensions et les améliorations de surface telles que les ailerons ou les ailerons d'épingle, affecte directement le régime d'écoulement (laminaire ou turbulent), la zone d'échange thermique,et coefficient de transfert de chaleur par convection, déterminant en fin de compte l'efficacité globale de la dissipation thermique.

Après avoir absorbé la chaleur, la température du liquide de refroidissement augmente et il sort de la plaque de refroidissement liquide par le port de sortie.

Le liquide de refroidissement à haute température porteur de chaleur est pompé vers un échangeur de chaleur externe du système, tel qu'un radiateur refroidi à l'air, un condenseur refroidi à l'eau ou une plaque de refroidissement secondaire.À l'intérieur de l'échangeur de chaleur, la chaleur du liquide de refroidissement est finalement dissipée dans l'environnement par refroidissement par air ou par eau.Le liquide de refroidissement refroidi à basse température est ensuite recirculé vers l'entrée de la plaque de refroidissement du liquide, complétant le cycle en boucle fermée.

• Médium de transfert de chaleur à haut rendement: Les liquides ont une capacité thermique spécifique nettement plus élevée que l'air (la capacité thermique spécifique de l'eau est environ quatre fois supérieure à celle de l'air), ce qui permet une absorption thermique beaucoup plus importante par unité de volume.Le coefficient de transfert de chaleur par convection des liquides, en particulier de l'eau, est également des dizaines à des centaines de fois supérieur à celui de l'air,résultant en des taux de transfert de chaleur beaucoup plus rapides sous la même différence de température.

• Chemin de faible résistance thermique: La plaque de refroidissement liquide assure une voie thermique à faible résistance de la source de chaleur au liquide de refroidissement, soutenue par des matériaux à haute conductivité thermique et une conception structurelle optimisée.

• Transfert de chaleur amélioré par convection forcée: Le débit forcé à pompe et les conceptions de canaux optimisées qui génèrent des turbulences et élargissent la zone d'échange de chaleur renforcent considérablement le transfert de chaleur entre les parois liquide et solide.

• Amélioration de l'uniformité des températures: Des dispositions de canaux bien conçues, telles que des configurations serpentines ou multi-branches, améliorent l'uniformité de température sur la surface de la plaque de refroidissement du liquide et empêchent une surchauffe localisée.