Smjernica za termalni dizajn hladne ploče za industrijsko skladištenje energije
U baterijskom sistemu, metalni radijator pogodan za punjenje indirektnog kontakta sa tečnim hlađenim radnim fluidom naziva se tečno hlađenje. Ploče hlađene tekućinom su obično metalne ploče ili cijevi ekstrudirane ili utisnute od alata za mljevenje legure aluminija, koje su zavarene i oblikovane. Postoje tri vrste zavarivanja za tečno hlađene ploče: lemljenje, zavarivanje trenjem i lemljenje bez lema.
Proces lemljenja se široko koristi u tradicionalnom zavarivanju radijatora automobila. Koristi tečni materijal za lemljenje za vlaženje osnovnog materijala, popunjavanje međuprostora i difuziju sa osnovnim materijalom za povezivanje zavarenih delova. Prednost zavarivanja je što može zavariti složene strukture, a debljina zavarenih dijelova može biti vrlo tanka. Zavarivanje frikcionim miješanjem je proces zavarivanja koji koristi toplinu generiranu međusobnim kretanjem i trenjem između glave za zavarivanje i čeone površine obratka kako bi se postiglo termoplastično stanje na kraju. Ova vrsta zavarivanja zahtijeva da obradak ima dovoljnu čvrstoću. Lemljenje bez materijala razvijeno je na bazi lemljenja, a debljina i težina zavarenih dijelova mogu se minimizirati.
Tehnologija hlađenja tekućinom uglavnom uključuje tri tipa: tečno hlađenje hladnom pločom, hlađenje tekućinom uronjavanjem i hlađenje tekućinom sprejom. Tečno hlađenje s hladnom pločom je metoda u kojoj se toplina komponenti koje se jako zagrijavaju, kao što su serverski čipovi, indirektno prenosi na tekućinu kroz hladnu ploču radi disipacije topline, dok se komponente sa niskim zagrijavanjem i dalje hlade zračnim hlađenjem. Imerzijsko tečno hlađenje je kada je server potpuno uronjen u rashladnu tečnost.
Toplina koju stvara grijaći element direktno se prenosi na rashladno sredstvo, koje se raspršuje kroz cirkulaciju ili promjenom faze kondenzacije isparavanja rashladnog sredstva. Među njima, cirkulacioni tok rashladne tečnosti je jednofazno hlađenje uronjavanjem tečnosti, a faza kondenzacije isparavanjem je promena faze rashladne tečnosti sa promenom faze imersionog tečnog hlađenja. Kontrola faznog hlađenja imersionom tekućinom je složenija i zahtijeva veće zahtjeve. Tečno hlađenje tipa raspršivanjem je metoda hlađenja direktnim raspršivanjem rashladne tekućine na grijaće jedinice kao što su čips, i odvođenjem topline kroz konvektivni prijenos topline. Trenutno, tečno hlađenje s hladnom pločom i jednofazno hlađenje tekućinom potapanjem su glavni oblici.
U trendu evolucije čipa, potrošnja energije TDP dizajna čipa nastavlja da raste, pri čemu pojedinačna potrošnja energije dostiže 350W, a pojedinačna čak 500W, što će nastaviti da raste u budućnosti. Trenutno, različite tehnologije hlađenja tekućinom mogu zadovoljiti dugoročne potrebe za rasipanjem topline čipova u budućnosti, a postoji još prostora za poboljšanje. Na primjer, tečno hlađenje hladne ploče može smanjiti kontaktnu toplinsku otpornost, dizajn mikrokanala može ojačati prijenos topline, a uranjanje i hlađenje tekućinom sprejom mogu poboljšati polja protoka.
Što se tiče izbora rashladne tečnosti, postoje opcije u industriji kao što su 25% rastvor etilen glikola, rastvor propilen glikola, dejonizovana voda itd. Koncentracija od 25% nije konstantna vrednost i može biti između 20% i 30%. Koncentracija ne bi trebalo da bude previsoka, što utiče na protok i performanse odvođenja toplote radnog fluida. Također ne bi trebao biti prenizak i ne može igrati ulogu u antifrizu i inhibiciji mikroba. Kada je koncentracija iznad 20%, otopina etilen glikola i otopina propilen glikola mogu imati određeni inhibitorni učinak na mikroorganizme. Deionizirana voda ima dobre performanse prijenosa topline, ultra-nisku provodljivost, zreli proces pripreme, te je netoksična i sigurna. To je jedna od alternativnih rashladnih tečnosti, ali treba obratiti pažnju na održavanje tečnosti za hlađenje.
U budućnosti, inženjeri toplotnog dizajna treba da precizno shvate pravac tehnološke evolucije i da aktivno vode diskusije i analize o primenama tečnog hlađenja. Istaknite inovativni i niskougljični razvoj, aktivno provodite istraživanja i pilot ispitivanja tehnologije hlađenja tekućinom i pružite efikasna i stabilna termalna rješenja za upravljanje toplinom skladištenja energije.
