确定冷板应用的热交换器的尺寸
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计算换热器的热阻
在许多液体冷却循环中，由冷板吸收的热量通过热交换器被排斥到周围的空气中。图1显示了一个典型的液体冷却回路，由冷板(CP)、泵和换热器(HX)组成，由软管或管道连接。由于组件是系统的一部分，因此将它们一起选择以确保对应用程序进行适当的组件分级是很重要的。制造商通常单独提供冷板和热交换器的性能数据，冷板的热阻性能和热交换器的热容量性能。那么如何为整个系统选择最佳的换热器和冷板呢?这比你想象的要简单，因为需要确定正确的冷板和热交换器组合的方程式简化为一个非常简单的格式:
要得到这个方程，第一步是计算冷板热阻θCP，定义为所需的最大表面温度T年代,马克斯，流体出口温度TH，除以热负荷Q，均匀分布在整个冷板表面:
同样，换热器的热容量CHX，定义为热负荷Q，除以两种输入流体之间的温度差TH- t空气，由下式描述:
热容也等于热阻的倒数:
假设没有从泵获得热量，也没有通过连接冷板和换热器之间的软管或管损失热量(因为这些通常很小)，方程(2)、(3)和(4)可以合并成一个简单的方程:
热过程流体温度TH已经从公式中去掉了，因为从公式中去掉了液体温度，我们不必计算液体的流速和热容。我们只剩下冷板所需的表面温度，以及周围空气冷却换热器的温度，其性能完全由冷板和换热器的热阻来表征。因此，我们不再需要分析系统的单个组件。相反，我们确定整个系统的热阻。注意，流动的影响并没有从结果中排除，因为它已经包含在热阻值中。
一个客户想要使用一个cp12a 12”(30.48厘米)冷板(板侧)，从一个12”x5”(30.48厘米x12.70厘米)电子设备上去除1200w的热量。冷却剂是1加仑/分(3.785 LPM)的水，室温是20°C。客户想要最小的热交换器，能够除去该设备产生的1200w热量，同时保持最高表面温度为80°C。
- 步骤1:首先确定系统热阻，θSYSTEM:
- 步骤2:任何提供小于或等于系统总要求的热阻的冷板和热交换器的组合都可以工作。换句话说:
- 步骤3:表1显示了CP12冷板和两种不同的换热器/风机组合的阻力和流量:
表1
流速(流量) |
θCP(CP12)(°C / W) |
θHX(6110 w/科纳风扇)(°C/ w) |
θHX(6210 w/马林帆)(°C/ w) |
0.5 |
0.013 |
0.049 |
0.019 |
1．0 |
0.009 |
0.046 |
0.017 |
１．５ |
0.007 |
0.044 |
0.016 |
１．５ |
0.007 |
0.044 |
0.016 |
2.0 |
0.006 |
0.042 |
0.016 |
表1显示CP12/6110组合在2 gpm时满足0.050°C/W条件(0.006 +0.042 = 0.048)
将系统作为一个整体来看，我们开始看到组件之间的权衡，包括流量如何影响换热器的选择。在低流速时，冷板热阻增加。这就需要更大的热交换器和更大的热容量，因此热阻更低。在较高的流量下，可以使用较小的热交换器。
液-气热交换器和冷板通常结合在一个流体回路中，所以了解如何同时选择组件来优化系统的性能是很重要的。有了精确的规格和简化的方程，选择液体冷却回路中的组件可以相对简单。此外，通过选择来自相同的热供应商的组件，您使用的组件以类似的方式进行测试，更有可能作为一个系统工作良好。