Hướng dẫn thiết kế nhiệt dạng tấm lạnh để lưu trữ năng lượng công nghiệp
Trong hệ thống pin, bộ tản nhiệt bằng kim loại thích hợp để lấp đầy tiếp xúc gián tiếp với chất lỏng làm việc được làm mát bằng chất lỏng được gọi là làm mát bằng chất lỏng. Các tấm làm mát bằng chất lỏng thường là các tấm hoặc ống kim loại được ép đùn hoặc đóng dấu từ các dụng cụ mài hợp kim nhôm, được hàn và tạo hình. Có ba loại hàn cho tấm làm mát bằng chất lỏng: hàn đồng, hàn ma sát khuấy và hàn không hàn.
Quá trình hàn được sử dụng rộng rãi trong hàn tản nhiệt ô tô truyền thống. Nó sử dụng vật liệu hàn lỏng để làm ướt vật liệu cơ bản, lấp đầy khoảng trống giao diện và khuếch tán bằng vật liệu cơ bản để kết nối các bộ phận hàn. Ưu điểm của hàn là có thể hàn các kết cấu phức tạp, độ dày của các chi tiết hàn có thể rất mỏng. Hàn ma sát khuấy là một quá trình hàn sử dụng nhiệt sinh ra do chuyển động và ma sát lẫn nhau giữa đầu hàn và mặt đầu phôi để đạt được trạng thái nhiệt dẻo ở đầu. Kiểu hàn này đòi hỏi phôi phải có đủ độ bền. Hàn không cần vật liệu được phát triển trên cơ sở hàn, độ dày và trọng lượng của các bộ phận hàn có thể được giảm thiểu.
Công nghệ làm mát bằng chất lỏng chủ yếu bao gồm ba loại: làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh, làm mát bằng chất lỏng ngâm và làm mát bằng chất lỏng phun. Làm mát bằng chất lỏng tấm lạnh là phương pháp trong đó nhiệt từ các bộ phận có nhiệt độ cao như chip máy chủ được truyền gián tiếp sang chất lỏng thông qua tấm lạnh để tản nhiệt, trong khi các bộ phận có nhiệt độ thấp vẫn được làm mát thông qua làm mát bằng không khí. Làm mát bằng chất lỏng ngâm là khi máy chủ được ngâm hoàn toàn trong chất làm mát.
Nhiệt do bộ phận làm nóng tạo ra được truyền trực tiếp đến chất làm mát, nhiệt này sẽ bị tiêu tán thông qua dòng tuần hoàn hoặc sự thay đổi pha ngưng tụ bay hơi của chất làm mát. Trong số đó, dòng tuần hoàn của chất làm mát là làm mát bằng chất lỏng ngâm một pha, và sự thay đổi pha ngưng tụ bay hơi của chất làm mát là làm mát bằng chất lỏng ngâm thay đổi pha. Việc kiểm soát làm mát bằng chất lỏng ngâm thay đổi pha phức tạp hơn và đòi hỏi yêu cầu cao hơn. Làm mát bằng chất lỏng dạng phun là phương pháp làm mát bằng cách phun trực tiếp chất lỏng làm mát lên các bộ phận làm nóng như chip và tản nhiệt thông qua truyền nhiệt đối lưu. Hiện nay, làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh và làm mát bằng chất lỏng ngâm một pha là những hình thức chính.
Trong xu hướng phát triển của chip, mức tiêu thụ điện năng của thiết kế TDP chip tiếp tục tăng lên, với một mức tiêu thụ điện năng duy nhất đạt 350W và một mức thậm chí đạt 500W, con số này sẽ tiếp tục tăng trong tương lai. Hiện tại, nhiều công nghệ làm mát bằng chất lỏng khác nhau có thể đáp ứng nhu cầu tản nhiệt chip lâu dài trong tương lai và vẫn còn nhiều chỗ cần cải tiến. Ví dụ, làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh có thể làm giảm điện trở nhiệt tiếp xúc, thiết kế vi kênh có thể tăng cường truyền nhiệt, làm mát bằng chất lỏng ngâm và phun có thể cải thiện trường dòng chảy.
Về việc lựa chọn chất làm mát, trong ngành có các lựa chọn như dung dịch ethylene glycol 25%, dung dịch propylene glycol, nước khử ion, v.v. Nồng độ 25% không phải là giá trị không đổi và có thể nằm trong khoảng từ 20% đến 30%. Nồng độ không được quá cao, điều này ảnh hưởng đến hiệu suất dòng chảy và tản nhiệt của chất lỏng làm việc. Nó cũng không được quá thấp và không thể đóng vai trò chống đông và ức chế vi khuẩn. Khi nồng độ trên 20%, dung dịch ethylene glycol và dung dịch propylene glycol có thể có tác dụng ức chế nhất định đối với vi sinh vật. Nước khử ion có hiệu suất truyền nhiệt tốt, độ dẫn điện cực thấp, quy trình chuẩn bị hoàn thiện, không độc hại và an toàn. Nó là một trong những chất lỏng làm mát thay thế, nhưng cần chú ý đến việc duy trì chất lỏng làm mát.
Trong tương lai, các kỹ sư thiết kế tản nhiệt cần nắm bắt chính xác hướng phát triển công nghệ và tích cực tiến hành thảo luận, phân tích về các ứng dụng làm mát bằng chất lỏng. Nhấn mạnh sự phát triển đổi mới và ít carbon, tích cực thực hiện nghiên cứu và thử nghiệm thí điểm công nghệ làm mát bằng chất lỏng, đồng thời cung cấp các giải pháp nhiệt hiệu quả và ổn định để quản lý nhiệt lưu trữ năng lượng.
