Este artigo apresenta principalmente o conhecimento básico de projeto térmico de equipamentos eletrônicos, e os projetistas térmicos devem estar familiarizados com esse conhecimento básico se quiserem realizar análises térmicas ou se tornar um projetista qualificado de dissipação de calor eletrônico. Somente o projetista domina o conhecimento básico de condução de calor, de acordo com o modo de funcionamento do equipamento e a quantidade de geração de calor, pode projetar um ou vários modos de resfriamento por condução de calor adequados para locais industriais, para atender às necessidades de condução de calor de equipamentos de locais industriais.
Palavras-chave
Modo de transferência de calor
equação de conservação de massa
Método de projeto e procedimento de dissipação de calor do dispositivo de aquecimento
Resfriamento natural
Resfriamento por ventilação forçada
Resfriamento líquido direto
Placa de resfriamento líquido indireto
Conteúdo do artigo
A segunda lei da termodinâmica afirma que o calor é sempre espontâneo e irreversível, de alta temperatura para baixa temperatura, ou seja, enquanto houver diferença de temperatura, o calor será transferido espontaneamente de alta temperatura para baixa temperatura, formando troca de calor. Existem três modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. Eles podem aparecer sozinhos ou em duas ou três formas ao mesmo tempo.
A conservação da massa no movimento do fluido significa que a massa total do fluido que flui através de um determinado espaço permanece constante e qualquer problema de fluxo deve satisfazer a lei da conservação da massa. A equação de continuidade do corpo de controle é:
A lei da conservação do momento é uma das leis de conservação mais importantes e universais da natureza. Aplica-se tanto a objetos macroscópicos quanto a partículas microscópicas. É adequado tanto para objetos em movimento de baixa velocidade quanto para objetos em movimento de alta velocidade. Aplica-se a sistemas conservadores e não conservadores. A lei da conservação do momento é uma lei fundamental que qualquer sistema em movimento, incluindo qualquer sistema em fluxo, deve obedecer quando não está sujeito a forças externas. Esta equação pode ser interpretada como: a força resultante que atua sobre um fluido em um corpo de controle é igual à quantidade cumulativa de momento que sai do corpo de controle por unidade de tempo menos o momento que entra no corpo de controle por unidade de tempo mais o momento do fluido no controle corpo por unidade de tempo. A equação do momento para o corpo de controle é:
O projeto de dissipação e condução de calor é um aspecto importante do projeto de confiabilidade do equipamento. Equipamentos eletrônicos, desde que a eletricidade tenha calor, seja a fonte de calor, o calor gerado é igual à dissipação de energia. A potência dissipada (potência de aquecimento) é a base do projeto térmico e pode ser determinada por cálculos experimentais e teóricos. Geralmente, aumente o fator de segurança, valor conservador, apropriado mais alto. O projeto térmico é geralmente projetado sob as condições mais severas: a temperatura ambiente mais alta e a dissipação máxima de calor. Em geral, o projeto de dissipação e condução de calor de equipamentos eletrônicos deve obedecer aos seguintes aspectos e etapas:
（1) Determine a área de dissipação de calor do dispositivo de aquecimento, a faixa limite de temperatura ambiente do radiador ou o meio de ar circundante;
(2) Determinar a densidade convectiva e o modo de dissipação do calor;
(3) Realizar análise de tensão em alguns componentes principais de aquecimento, determinar sua temperatura máxima permitida e consumo de energia e analisar sua taxa de falha sob a relação de temperatura;
（4) Calcular a densidade térmica de acordo com o método de instalação do dispositivo de aquecimento e de todo o equipamento;
（5) A temperatura máxima de trabalho da superfície é determinada pela resistência térmica interna do dispositivo;
(6) Calcule o valor total da barreira térmica entre o dispositivo e a superfície final de dissipação de calor;
(7) Calcule e distribua a barreira térmica de acordo com a medição de geração de calor e outros fatores, e avalie-a para determinar o modo de condução de calor e modo de resfriamento
O resfriamento natural colocado é a ação única de dissipação de calor, transferência de calor por convecção e radiação ou uma combinação de mais de duas formas de transferência de calor, as vantagens de alta confiabilidade e baixo custo. O resfriamento natural é muito afetado pelo ambiente externo, e há obstáculos fáceis à condução de calor no caminho de condução, aumentando a resistência à condução de calor, reduzindo assim a velocidade de condução da transferência de calor do ar e a dose de fluxo de ar. Portanto, no caso de interferência do ambiente externo ao equipamento, este método de resfriamento é um método de resfriamento relativamente simples, eficiente e econômico. Não requer equipamentos de transferência de refrigerante, como ventiladores ou bombas de transferência, e evita problemas de confiabilidade do sistema causados por desgaste ou falha de componentes do equipamento. Portanto, os métodos de resfriamento natural devem ser preferidos.
No resfriamento a ar forçado, equipamentos eletrônicos integrados intensivos de alta potência e mais calor não podem contar com o equipamento de resfriamento do vento natural é mais utilizado, pois possui maior velocidade convectiva e maior vazão que o ar no resfriamento natural, e vários outros modo de condução de calor do modo de resfriamento forçado comparado, este modo de resfriamento tem as vantagens de estrutura simples, baixo custo e fácil manutenção.
O que chamamos de resfriamento líquido direto é que a parte de aquecimento dos componentes eletrônicos do equipamento fica em contato direto com o refrigerante para troca de calor. Os componentes de aquecimento transferem o calor gerado para o refrigerante, de modo que o calor diminui e a temperatura do refrigerante aumenta, e então o excesso de calor é perdido pelo refrigerante. Este método de resfriamento é adequado para equipamentos com alta densidade térmica ou alta densidade de integração de componentes eletrônicos. O método de resfriamento necessita de altas características de componentes de aquecimento e refrigerante. O refrigerante deve atender aos requisitos de alto ponto de ebulição, não decomposição, não volatilização e outras características na temperatura de trabalho dos equipamentos eletrônicos, e também deve atender ao requisito de que o refrigerante não afete o funcionamento do equipamento.
Resfriamento líquido indireto, comumente conhecido como resfriamento líquido indireto, refere-se ao refrigerante não entrar em contato direto com os componentes eletrônicos de aquecimento, mas através da placa de base do equipamento externo e outros módulos intermediários dos componentes de aquecimento para entrar em contato com o calor de geração de calor para o refrigerante indireto , líquido de resfriamento após aquecimento e, em seguida, através da superfície da perda de refrigerante para atingir a finalidade de resfriamento indireto. O projeto do sistema de resfriamento indireto por líquido requer principalmente um bom caminho de condução térmica entre a fonte de aquecimento e o meio intermediário para reduzir ao máximo a resistência de contato térmico. Neste método, o refrigerante não entra em contato direto com os componentes eletrônicos, o que pode reduzir a poluição dos equipamentos eletrônicos, e a necessidade de refrigerante é maior do que a do líquido de resfriamento direto, e a manutenção é simples.
