แนวทางการออกแบบแผ่นเย็นสำหรับการจัดการความร้อนในการจัดเก็บพลังงานอุตสาหกรรม

ในระบบแบตเตอรี่ หม้อน้ำโลหะที่เหมาะสำหรับการเติมการสัมผัสทางอ้อมกับสารทำงานที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวเรียกว่าการระบายความร้อนด้วยของเหลว แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวมักเป็นแผ่นโลหะหรือท่อที่อัดหรือประทับตราจากเครื่องมือเจียรอลูมิเนียมอัลลอยด์ซึ่งเชื่อมและขึ้นรูป การเชื่อมสำหรับแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวมีสามประเภท: การบัดกรี การเชื่อมแบบกวนด้วยแรงเสียดทาน และการบัดกรีโดยไม่ใช้บัดกรี

กระบวนการบัดกรีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมหม้อน้ำรถยนต์แบบดั้งเดิม ใช้วัสดุประสานของเหลวเพื่อทำให้วัสดุฐานเปียก เติมช่องว่างส่วนต่อประสาน และกระจายกับวัสดุฐานเพื่อเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่เชื่อม ข้อดีของการเชื่อมคือสามารถเชื่อมโครงสร้างที่ซับซ้อนได้ และความหนาของชิ้นส่วนที่เชื่อมอาจบางมาก การเชื่อมแบบเสียดทานแบบกวนเป็นกระบวนการเชื่อมที่ใช้ความร้อนที่เกิดจากการเคลื่อนที่ร่วมกันและแรงเสียดทานระหว่างหัวเชื่อมและผิวหน้าของชิ้นงานเพื่อให้ได้สถานะเทอร์โมพลาสติกที่ส่วนท้าย การเชื่อมประเภทนี้ต้องการให้ชิ้นงานมีความแข็งแรงเพียงพอ การบัดกรีไร้วัสดุได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของการบัดกรี และสามารถลดความหนาและน้ำหนักของชิ้นส่วนที่เชื่อมให้เหลือน้อยที่สุด

เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามประเภท: การระบายความร้อนด้วยของเหลวด้วยแผ่นเย็น, การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่ม และการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบสเปรย์ การระบายความร้อนด้วยของเหลวด้วยแผ่นเย็นเป็นวิธีการที่ความร้อนจากส่วนประกอบที่มีความร้อนสูง เช่น ชิปเซิร์ฟเวอร์ จะถูกถ่ายโอนทางอ้อมไปยังของเหลวผ่านแผ่นความเย็นเพื่อกระจายความร้อน ในขณะที่ส่วนประกอบที่มีความร้อนต่ำยังคงเย็นลงผ่านการระบายความร้อนด้วยอากาศ การทำความเย็นด้วยของเหลวแบบจุ่มคือการที่เซิร์ฟเวอร์จุ่มลงในสารหล่อเย็นจนหมด
ความร้อนที่เกิดจากองค์ประกอบความร้อนจะถูกถ่ายโอนโดยตรงไปยังสารหล่อเย็น ซึ่งกระจายไปตามกระแสการไหลเวียนหรือการเปลี่ยนเฟสการควบแน่นของการระเหยของสารหล่อเย็น ในหมู่พวกเขาการไหลเวียนของสารหล่อเย็นคือการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มเฟสเดียวและการเปลี่ยนเฟสการควบแน่นของการระเหยของสารหล่อเย็นคือการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบเปลี่ยนเฟส การควบคุมการทำความเย็นด้วยของเหลวแบบแช่ด้วยการเปลี่ยนเฟสมีความซับซ้อนมากขึ้นและต้องการข้อกำหนดที่สูงขึ้น การทำความเย็นด้วยของเหลวแบบสเปรย์เป็นวิธีการทำความเย็นโดยการพ่นของเหลวทำความเย็นโดยตรงไปยังหน่วยทำความร้อน เช่น ชิป และกระจายความร้อนผ่านการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน ปัจจุบันการระบายความร้อนด้วยของเหลวด้วยแผ่นเย็นและการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มเฟสเดียวเป็นรูปแบบหลัก

ตามแนวโน้มวิวัฒนาการของชิป การใช้พลังงานของการออกแบบ TDP ของชิปยังคงเพิ่มขึ้น โดยการใช้พลังงานครั้งเดียวสูงถึง 350W และแม้แต่ครั้งเดียวก็สูงถึง 500W ซึ่งจะเติบโตต่อไปในอนาคต ในปัจจุบัน เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวต่างๆ สามารถตอบสนองความต้องการการกระจายความร้อนของชิปในระยะยาวได้ในอนาคต และยังมีช่องว่างสำหรับการปรับปรุงเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น การระบายความร้อนด้วยของเหลวด้วยแผ่นเย็นสามารถลดความต้านทานความร้อนจากการสัมผัส การออกแบบช่องไมโครสามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อนได้ และการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแช่และสเปรย์สามารถปรับปรุงสนามการไหลได้

สำหรับการเลือกใช้สารหล่อเย็นนั้น ในอุตสาหกรรมมีตัวเลือกต่างๆ ให้เลือก เช่น สารละลายเอทิลีนไกลคอล 25%, สารละลายโพรพิลีนไกลคอล, น้ำปราศจากไอออน เป็นต้น ความเข้มข้น 25% ไม่ใช่ค่าคงที่และอาจอยู่ระหว่าง 20% ถึง 30% ความเข้มข้นไม่ควรสูงเกินไป ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการไหลและการกระจายความร้อนของของไหลทำงาน ไม่ควรต่ำเกินไป และไม่สามารถมีบทบาทในการยับยั้งการแข็งตัวของน้ำแข็งและจุลินทรีย์ได้ เมื่อความเข้มข้นสูงกว่า 20% สารละลายเอทิลีนไกลคอลและสารละลายโพรพิลีนไกลคอลอาจมีผลยับยั้งจุลินทรีย์ได้ น้ำปราศจากไอออนมีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ดี มีการนำไฟฟ้าต่ำเป็นพิเศษ กระบวนการเตรียมการที่สมบูรณ์ และไม่เป็นพิษและปลอดภัย มันเป็นหนึ่งในของเหลวหล่อเย็นทางเลือกหนึ่ง แต่ควรให้ความสนใจกับการบำรุงรักษาของเหลวหล่อเย็น

ในอนาคต วิศวกรออกแบบการระบายความร้อนจำเป็นต้องเข้าใจทิศทางของวิวัฒนาการทางเทคโนโลยีอย่างแม่นยำ และดำเนินการอภิปรายและวิเคราะห์การใช้งานการทำความเย็นด้วยของเหลวอย่างแข็งขัน เน้นการพัฒนานวัตกรรมและคาร์บอนต่ำ ดำเนินการวิจัยและการทดลองนำร่องของเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างจริงจัง และจัดหาโซลูชั่นระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพสำหรับการจัดการความร้อนในการจัดเก็บพลังงาน