Smjernice toplinskog dizajna hladne ploče za industrijsko skladištenje energije
U baterijskom sustavu, metalni radijator prikladan za punjenje neizravnog kontakta s radnom tekućinom hlađenom tekućinom naziva se tekućinsko hlađenje. Tekućinom hlađene ploče obično su metalne ploče ili cijevi ekstrudirane ili utisnute iz alata za mljevenje aluminijskih legura, koje su zavarene i oblikovane. Postoje tri vrste zavarivanja ploča hlađenih tekućinom: tvrdo lemljenje, zavarivanje trenjem s miješanjem i lemljenje bez lemljenja.
Postupak lemljenja naširoko se koristi u tradicionalnom zavarivanju automobilskih hladnjaka. Koristi tekući materijal za lemljenje za vlaženje osnovnog materijala, popunjavanje međuprostora i difuziju s osnovnim materijalom za spajanje zavarenih dijelova. Prednost zavarivanja je što može zavariti složene strukture, a debljina zavarenih dijelova može biti vrlo tanka. Zavarivanje trenjem s miješanjem je postupak zavarivanja koji koristi toplinu stvorenu međusobnim kretanjem i trenjem između glave za zavarivanje i čeone površine izratka kako bi se na kraju postiglo termoplastično stanje. Ova vrsta zavarivanja zahtijeva da obradak ima dovoljnu čvrstoću. Lemljenje bez materijala razvijeno je na temelju lemljenja, a debljina i težina zavarenih dijelova mogu se minimizirati.
Tehnologija hlađenja tekućinom uglavnom uključuje tri vrste: hlađenje tekućinom hladnom pločom, hlađenje tekućinom uranjanjem i hlađenje tekućinom sprejom. Tekuće hlađenje s hladnom pločom je metoda u kojoj se toplina iz visoko zagrijavajućih komponenti kao što su serverski čipovi neizravno prenosi na tekućinu kroz hladnu ploču za odvođenje topline, dok se slabo zagrijavajuće komponente i dalje hlade hlađenjem zrakom. Imerzijsko hlađenje tekućinom je kada je poslužitelj potpuno uronjen u rashladno sredstvo.
Toplina koju stvara grijaći element izravno se prenosi na rashladnu tekućinu, koja se rasipa kroz cirkulacijski tok ili faznu promjenu kondenzacije isparavanja rashladne tekućine. Među njima, cirkulacijski tok rashladne tekućine je jednofazno hlađenje tekućinom uranjanjem, a promjena faze rashladnog sredstva kondenzacijom isparavanjem je hlađenje tekućinom uranjanjem u fazu. Upravljanje imerzijskim tekućinskim hlađenjem s promjenom faze složenije je i zahtijeva veće zahtjeve. Tekućinsko hlađenje raspršivačem je metoda hlađenja izravnim raspršivanjem rashladne tekućine na grijaće jedinice kao što su čipovi i raspršivanjem topline putem konvektivnog prijenosa topline. Trenutno su glavni oblici hlađenje tekućinom s hladnom pločom i jednofazno hlađenje tekućinom uranjanjem.
U trendu evolucije čipova, potrošnja energije TDP dizajna čipa nastavlja rasti, s jednom potrošnjom energije koja doseže 350 W, a jednom čak 500 W, koja će nastaviti rasti u budućnosti. Trenutačno, različite tehnologije tekućeg hlađenja mogu zadovoljiti dugoročne potrebe rasipanja topline čipova u budućnosti, a postoji još prostora za poboljšanje. Na primjer, hlađenje tekućinom s hladnom pločom može smanjiti toplinski otpor kontakta, dizajn mikrokanala može ojačati prijenos topline, a hlađenje tekućinom uranjanjem i raspršivanjem može poboljšati polja protoka.
Što se tiče odabira rashladnog sredstva, u industriji postoje opcije kao što su 25% otopina etilen glikola, otopina propilen glikola, deionizirana voda, itd. Koncentracija od 25% nije konstantna vrijednost, a može biti između 20% i 30%. Koncentracija ne smije biti previsoka, što utječe na protok i performanse odvođenja topline radnog fluida. Također ne smije biti prenizak i ne može igrati ulogu u antifrizu i inhibiciji mikroba. Kada je koncentracija veća od 20%, otopina etilenglikola i otopina propilenglikola mogu imati određeni inhibitorni učinak na mikroorganizme. Deionizirana voda ima dobre performanse prijenosa topline, ultra nisku vodljivost, zreo proces pripreme te je netoksična i sigurna. Jedna je od alternativnih rashladnih tekućina, ali treba obratiti pozornost na održavanje rashladne tekućine.
U budućnosti inženjeri toplinskog dizajna trebaju točno shvatiti smjer tehnološke evolucije i aktivno voditi rasprave i analize o primjenama tekućeg hlađenja. Istaknite inovativan i niskougljični razvoj, aktivno provodite istraživanja i pilot ispitivanja tehnologije tekućeg hlađenja i osigurajte učinkovita i stabilna toplinska rješenja za toplinsko upravljanje skladištenjem energije.
