संपूर्ण लिक्विड कूलिंग सिस्टम में लिक्विड कूलिंग प्लेट, लिक्विड कूलिंग मीडिया, पंप, पानी के पाइप और रेडिएटर जैसे घटक शामिल हैं। आम तौर पर, आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले लिक्विड कूल्ड वर्किंग फ्लुइड्स के थर्मोफिजिकल गुण निम्न तालिका में दिखाए गए हैं:
उपरोक्त तालिका से, यह देखा जा सकता है कि तरल शीतलन माध्यम का चयन पूरे सिस्टम की गर्मी अपव्यय दक्षता पर एक निश्चित प्रभाव डालता है। अन्य स्थितियों को बदले बिना, उन मीडिया को प्राथमिकता दी जानी चाहिए जो पर्यावरणीय आवश्यकताओं (ऊंचाई, परिवेश का तापमान, आदि) को पूरा करते हैं और कम लागत वाले हैं। हालांकि, तरल शीतलन प्लेट भी तरल शीतलन ताप अपव्यय प्रणाली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो तरल शीतलन प्रणाली का ताप विनिमय घटक है। इसमें एक आंतरिक ताप विनिमय नाली संरचना है, जिसे प्रवाह चैनल कहा जाता है। आंतरिक प्रवाह चैनल डिज़ाइन में अंतर पूरे सिस्टम की गर्मी हस्तांतरण दक्षता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है, और इसमें महत्वपूर्ण चर शामिल हैं। इसलिए, हम तरल शीतलन के माध्यम पर चर्चा नहीं करेंगे। आइए तरल शीतलन प्लेट के प्रवाह चैनल के डिजाइन और अनुकूलन विचारों का विश्लेषण करने के लिए एक उदाहरण के रूप में शुद्ध पानी लें।
तरल शीतलन प्लेटों के संरचनात्मक डिजाइन में, निम्नलिखित बिंदुओं पर विचार करने की आवश्यकता है:,
ऊष्मा स्थानांतरण प्रदर्शन आवश्यकताएँ: प्रवाह दर और इनलेट और आउटलेट पानी के तापमान अंतर की सेटिंग के तहत, गर्मी स्रोत के तापमान वृद्धि लक्ष्य, साथ ही रेडिएटर के थर्मल प्रतिरोध लक्ष्य, और इसके गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन के लिए आवश्यकताओं को प्राप्त करें; ताकत और
दबाव संबंधी आवश्यकताएँ: सिस्टम के भीतर उपयोग के वातावरण और स्थापना संबंधी आवश्यकताओं के कारण कुछ परियोजनाओं में तरल कोल्ड प्लेट की सतह के दबाव और समग्र तनाव की स्थिति पर विशेष निर्देश की आवश्यकता हो सकती है।
संक्षारण रोधी आवश्यकताएँ: चैनल में तरल शीतलन माध्यम का दीर्घकालिक प्रवाह उच्च तापमान से प्रभावित होगा, जिससे धातु सामग्री को नुकसान बढ़ जाएगा, यहाँ तक कि अवरोध भी हो सकता है, और ऊष्मा अपव्यय दक्षता प्रभावित होगी;
रिसाव रोकथाम आवश्यकताएँ: कवर प्लेट, ऊपरी और निचले सिरे, सीलिंग स्ट्रिप्स और यहाँ तक कि फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग या ब्रेज़िंग वेल्डिंग विधियों के डिज़ाइन से भी रिसाव रोकथाम के उपाय किए जा सकते हैं; कम लागत आवश्यकताएँ: उत्पादन और प्रसंस्करण की व्यवहार्यता, सामग्री चयन, प्रक्रिया की जटिलता, प्रवाह प्रतिरोध, तापीय प्रतिरोध आदि के आयामों से पंप दबाव, कार्य घंटे आदि के कारण होने वाली लागत को कम करना। उपरोक्त आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सामग्री, संरचनात्मक डिज़ाइन, निर्माण विधियों और अन्य पहलुओं से व्यापक डिज़ाइन विचार-विमर्श करना आवश्यक है।
लिक्विड कूलिंग प्लेट की सामग्री जलमार्ग और कूलिंग पानी के बीच गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन को प्रभावित करती है। लिक्विड कूलिंग प्लेट बनाने के लिए उच्च तापीय चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग करके सिस्टम के समग्र तापीय प्रतिरोध को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है। एल्यूमीनियम और तांबे द्वारा दर्शाए गए सामान्य भौतिक गुण नीचे दी गई तालिका में दिखाए गए हैं:
एल्युमीनियम मिश्र धातु, ऊष्मा अपव्यय के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सामग्री के रूप में, उच्च तापीय चालकता, कम घनत्व, बेहतर प्रसंस्करण क्षमता, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और अच्छे भौतिक एवं यांत्रिक गुणों जैसे लाभों से युक्त है। एल्युमीनियम प्रोफाइल की संक्षारण-रोधी प्रक्रिया परिपक्व है, जो जल-शीतित प्लेटों के दीर्घकालिक विश्वसनीय उपयोग को सुनिश्चित करती है। इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में एल्युमीनियम हीट सिंक के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री AL5051606016063 जैसी 50 और 60 श्रृंखला की हैं, जिनमें अच्छी तापीय चालकता, संक्षारण प्रतिरोध और प्रसंस्करण क्षमता होती है। ये जटिल प्रवाह चैनलों के एनोडाइजिंग और सीएनसी मशीनिंग के लिए उपयुक्त हैं।
यहाँ शोध जल प्रवाह दर और बुनियादी दबाव ड्रॉप आवश्यकताओं को निर्धारित करने के आधार पर जल-शीतित प्लेटों के प्रवाह चैनलों को डिजाइन और अनुकूलित करने के विचारों और तरीकों पर केंद्रित है। तरल शीत प्लेट प्रवाह चैनलों की मूल शैलियों को मुख्य रूप से फ्लैट, डब्ल्यू-आकार, गोलाकार, बेलनाकार, आर्किमिडीयन सर्पिल जलमार्ग आदि में विभाजित किया जाता है। नीचे आरेख के अनुसार संक्षिप्त व्याख्याएँ दी गई हैं।
प्लेनर फ्लो चैनल वाली लिक्विड कूलिंग प्लेट में कई प्रमुख विशेषताएं हैं। यह एक सुगम और स्थिर प्रवाह पथ प्रदान करती है। इसका डिज़ाइन शीतलक के साथ अच्छे संपर्क के कारण कुशल ऊष्मा स्थानांतरण की अनुमति देता है। इसकी संरचना अक्सर सरल होती है, जिससे निर्माण आसान हो जाता है, और यह विभिन्न अनुप्रयोगों में विश्वसनीय शीतलन प्रदान कर सकती है। जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है, प्रवेश और निकास दोनों तरफ की संरचना सरल है।
W- आकार के प्रवाह चैनल वाली लिक्विड कोल्ड प्लेट , द्रव शीतलन में कई लाभ प्रदान करती है। संरचनात्मक रूप से, W-आकार का प्रवाह चैनल द्रव और कोल्ड प्लेट के बीच संपर्क क्षेत्र को बढ़ाता है और द्रव के प्रवाह पथ को विस्तृत करता है। इससे ऊष्मा का पूर्ण अवशोषण होता है और ऊष्मा विनिमय की दक्षता में सुधार होता है। द्रव प्रवाह के संदर्भ में, यह द्रव को अधिक जटिल प्रवाह अवस्था में ले जा सकता है, लैमिनर प्रवाह को कम कर सकता है, टर्बुलेंस को बढ़ा सकता है और ऊष्मा स्थानांतरण को अधिक समान और तीव्र बना सकता है। यह डिज़ाइन स्थानीय अतिभार के जोखिम को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है और संपूर्ण शीतलन प्रणाली को अधिक स्थिर रूप से संचालित कर सकता है, जो उच्च ऊष्मा अपव्यय आवश्यकताओं वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
तरल कोल्ड प्लेट के वलयाकार प्रवाह चैनल के कई फायदे हैं। सबसे पहले, वलयाकार संरचना शीतलक को प्रसारित करने में सक्षम बनाती है, जिससे एक स्थिर और निरंतर शीतलन परिपथ बनता है और ऊष्मा का समान रूप से निष्कासन सुनिश्चित होता है। यह समान ऊष्मा स्थानांतरण स्थानीय अतिभारण को रोकता है और इसके संपर्क में आने वाले इलेक्ट्रॉनिक घटकों और अन्य उपकरणों की सुरक्षा करता है। इसके अलावा, वलयाकार प्रवाह चैनल शीतलक के प्रवाह को अधिक नियमित बनाता है, जिससे अशांति के कारण होने वाली अस्थिरता कम होती है और द्रव प्रतिरोध घटता है, जिससे शीतलन प्रक्रिया अधिक कुशल हो जाती है। साथ ही, वलयाकार प्रवाह चैनल का डिज़ाइन अपेक्षाकृत सरल है, जो प्रसंस्करण और निर्माण के लिए सुविधाजनक है और इसकी लागत भी कम है।
तरल शीतलन प्लेट आर्किमिडीज़ सर्पिल प्रवाह चैनल की विशेषताओं को अपनाती है , जो कुशलतापूर्वक ऊष्मा का अपव्यय करती है। सर्पिल आकार प्रवाह चैनल में शीतलन तरल के प्रवाह पथ को लंबा और संपर्क क्षेत्र को बड़ा बनाता है, जिससे ऊष्मा का पूर्ण अवशोषण होता है, कुशल ऊष्मा विनिमय प्राप्त होता है और तापमान प्रभावी रूप से कम होता है। द्रव यांत्रिकी के अनुसार, यह शीतलक को सुचारू रूप से प्रवाहित करने में मदद करता है, प्रवाह अशांति और स्थानीय वेग में उतार-चढ़ाव को कम करता है, जिससे द्रव शोर और दबाव हानि कम होती है।
विभिन्न संयोजनों के माध्यम से, कई अप्रत्याशित प्रभाव प्राप्त किए जा सकते हैं। हमारे इंजीनियर भविष्य में हमारे संदर्भ के लिए इन चैनलों के थर्मल विश्लेषण को संकलित करेंगे। इन चैनलों के डिजाइन के लिए, वे कई विशिष्ट जल-शीतित चैनल डिज़ाइन भी हैं। आइए उनके लिए अनुकूलन डिज़ाइन विचारों पर एक नज़र डालें।
सर्किट जोड़ना: तरल प्रवाह चैनल डिजाइन की प्रारंभिक योजना के बाद, संख्यात्मक सिमुलेशन से पता चला कि ऊष्मा अपव्यय दक्षता आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती है और ऊष्मीय प्रतिरोध अधिक है। इस स्थिति में, ऊष्मा स्थानांतरण को बढ़ाने के लिए सर्किट जोड़ने पर विचार किया जा सकता है, जैसे कि एकल चक्र से दोहरे चक्र में परिवर्तन करना, या इससे भी अधिक।
ऊष्मा अपव्यय क्षेत्र बढ़ाना: यदि आंतरिक संरचनात्मक स्थान अनुमति देता है, तो अनुकूलन के लिए प्रवाह चैनल के अंदर बेलनाकार या वर्गाकार पसलियों को क्रमिक या अनुक्रमिक तरीके से उपयुक्त रूप से जोड़ा जा सकता है;
आंतरिक जल प्रवाह वेग को अनुकूलित करें: जब इनलेट का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र स्थिर होता है, तो आंतरिक जल प्रवाह चैनल का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र जितना बड़ा होता है, उसका वेग उतना ही कम होता है, जो तेज़ गर्मी हस्तांतरण के लिए अनुकूल नहीं होता है। बेशक, प्रवाह वेग को बढ़ावा देने के लिए केवल क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को कम करना पर्याप्त नहीं है, क्योंकि इससे प्रवाह प्रतिरोध में वृद्धि होगी;
संतुलित जल शीतलन क्षेत्र: प्रवाह चैनल के साथ ऊष्मा स्रोत की संपर्क सतह को समान रूप से कवर करने का प्रयास करें। विशेष मामलों में जहां क्षेत्र और स्थान छोटा है, आर्किमिडीज सर्पिल जलमार्ग एक अच्छा विकल्प है; शॉर्ट सर्किट से बचना: जब इनलेट और आउटलेट बहुत करीब होते हैं, तो जलमार्ग डिजाइन की रिब संरचना का उपयोग अक्सर जलमार्ग का विस्तार करने और इसे गर्मी स्रोत के नीचे सीधे वितरित करने के लिए किया जाता है, जिससे इनलेट से आउटलेट तक सीधे पानी का प्रवाह टाला जा सके;
अत्यधिक जल प्रवाह से बचें: ऐसी स्थितियों में जहां ऊष्मा स्रोतों का वितरण अपेक्षाकृत विशेष होता है, जैसे कि ऊर्ध्वाधर परत, सामान्य डिजाइन अवधारणा एक प्रवाह चैनल हो सकती है, नीचे से ऊपर या ऊपर से नीचे, लेकिन यह पीछे और सामने के छोर के बीच तापमान अंतर में वृद्धि का कारण बन सकती है। इस मामले में, परत द्वारा अलग शीतलन पर विचार किया जा सकता है;
मोड़ों को न्यूनतम रखने तथा सुगम संक्रमण का प्रयास करें: मोड़ों से हेड लॉस बढ़ता है और आंतरिक प्रवाह प्रतिरोध बढ़ता है। यदि अपरिहार्य हो, तो गर्मी अपव्यय को बढ़ाने और दबाव में कमी को कम करने के लिए मोड़ों में सुचारू संक्रमण की कोशिश करें।
बेशक, उपरोक्त अनुकूलन डिजाइन का संचालन करते समय, यह एक साथ पुष्टि करना आवश्यक है कि क्या सिस्टम का आंतरिक प्रवाह प्रतिरोध, थर्मल प्रतिरोध, संरचनात्मक ताकत (सतह का दबाव, आदि) परियोजना की वास्तविक आवश्यकताओं और सीमाओं को पूरा करता है, जबकि उत्पादन और प्रसंस्करण की व्यवहार्यता पर विचार करना संभव है, साथ ही लागत भी। मूल परियोजना के आधार पर, यह मानते हुए कि आंतरिक गर्मी अपव्यय क्षेत्र को बढ़ाकर, क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र को कम करके और सर्किट को बढ़ाकर जलमार्ग को अनुकूलित किया जाता है, सैद्धांतिक परिणामों की अलग से गणना की जाती है; विश्लेषण के परिणामों के आधार पर, कई जलमार्ग डिजाइन मॉडल स्थापित करें और आवश्यक वातावरण में सिमुलेशन का संचालन करें। सिमुलेशन परिणामों की तुलना और विश्लेषण करें, प्रयोगात्मक मॉडल और परीक्षण स्थापित करें, और परिकल्पना विश्लेषण और संख्यात्मक सिमुलेशन के परिणामों को सत्यापित करें। किसी भी अनुकूलन डिजाइन को केनफा टेक में हमारे इंजीनियरों द्वारा संपर्क किया जा सकता है।
