Vloeistofkoelplaten zijn belangrijke componenten in thermische beheersystemen en worden veel gebruikt in elektronica, EV-voertuigen en industriële toepassingen om warmte af te voeren van kritische componenten. Het volgende is een uitgebreide gids met details over het productieproces, de typen vloeistofkoelplaten, de installatie en andere factoren waarmee u rekening moet houden bij het ontwerpen van een vloeistofkoelplaat. Dit kan u helpen om uitgebreider te overwegen hoe u een vloeistofkoelplaat kunt aanpassen om de thermische prestaties van uw elektrische apparatuur te verbeteren.
Materiaalvereiste
Het kiezen van de juiste materialen is de eerste stap bij het ontwerpen van een efficiënte vloeistofkoelplaat. Veelgebruikte materialen zijn aluminium en koper, die beide op grote schaal worden gebruikt vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheidseigenschappen en verwerkbaarheid. Aluminium is een lichtgewicht en relatief goedkope optie die geschikt is voor de meeste toepassingen; terwijl koper, hoewel duurder, een betere thermische geleidbaarheid biedt en ideaal is voor toepassingen die een hoger thermisch rendement vereisen.
Aluminium wordt veel gebruikt in vloeistofkoelsystemen vanwege de uitstekende balans tussen thermische geleidbaarheid, gewicht en kosten. Het is vooral populair in toepassingen waarbij gewicht en budget belangrijke overwegingen zijn, zoals in consumentenelektronica of autosystemen. Bovendien bedraagt de geleidbaarheid van aluminium 237 W/(m·K), wat ook aan de behoeften van de meeste apparatuur kan voldoen.
In termen van massa bedraagt de dichtheid van koper 2,7 g/cm³ (een derde van de dichtheid van ijzer en koper) en die van aluminium. Door het lichte gewicht wordt aluminium op grotere schaal gebruikt in automaterialen zoals waterkoelingsplaten, eindplaten voor auto's, enz.
Chemisch gezien heeft aluminium een goede corrosieweerstand, vooral wanneer zich een dichte oxidefilm op het oppervlak vormt, die het interne metaal effectief tegen verdere corrosie kan beschermen.
Soorten verschillende aluminiumprofielen
Verschillende soorten aluminium komen vooral tot uiting in hun samenstelling, mechanische eigenschappen en verwerkingseigenschappen. Deze verschillen maken bepaalde soorten aluminium geschikter voor specifieke toepassingsscenario’s. Bij het ontwerp van watergekoelde platen voor nieuwe energievoertuigen is het van cruciaal belang om het juiste aluminium model te selecteren om de efficiëntie en betrouwbaarheid van het koelsysteem te garanderen.
-T1 (puur aluminium):
zoals 1050, 1060, enz., die meer dan 99% aluminium bevatten, met goede elektrische en thermische geleidbaarheid, maar lage sterkte.
-T2 (aluminium-koperlegering):
zoals 2024, met koper als het belangrijkste legeringselement, dat een hogere sterkte heeft maar een slechte corrosieweerstand.
-T3 (aluminium-mangaanlegering):
zoals 3003, verbetert het toevoegen van mangaanelement de corrosieweerstand en sterkte en heeft het goede verwerkingsprestaties.
-T5 (aluminium-magnesiumlegering):
zoals 5052 verbetert de toevoeging van magnesium de corrosieweerstand en sterkte aanzienlijk, vooral geschikt voor toepassingen die een goede corrosieweerstand tegen zeewater vereisen.
-T6 (aluminium-magnesium-siliciumlegering):
zoals 6061, dat goede mechanische eigenschappen, corrosieweerstand en lasbaarheid biedt, en een van de meest gebruikte structurele aluminiumlegeringen is.
Voorbeeld: aluminium gebruikt in EV-voertuigen
Bij de toepassing van watergekoelde platen in nieuwe energievoertuigen zijn de meest gebruikte aluminium modellen Aluminium 6061 in de T6 en Aluminium 5052 in de T5. Deze twee aluminiumlegeringen worden veel gebruikt bij de vervaardiging van vloeibare koude plaatplaten vanwege hun uitstekende uitgebreide eigenschappen. Dit zijn de belangrijkste redenen om beide te gebruiken bij de productie van op maat gemaakte koude platen
-6061 aluminiumlegering:
Het heeft goede mechanische eigenschappen en lasbaarheid, evenals uitstekende corrosieweerstand. Vooral na warmtebehandeling kan de vloeigrens (18,000 psi) voldoen aan de structurele sterkte-eisen van op maat ontworpen EV's. Bovendien heeft de aluminiumlegering 60601 ook goede verwerkingseigenschappen en is deze geschikt voor het ontwerpen en vervaardigen van koude platen met complexe vormen. De tolerantie voor warmtebelasting is echter niet zo goed als die van T6 6061.
-5052 aluminiumlegering:
Het heeft een betere corrosieweerstand, vooral tegen zeewater en atmosferische corrosie, waardoor 5052 beter presteert in toepassingen met strengere milieueisen. Ook de mechanische eigenschappen en verwerkingseigenschappen zijn zeer geschikt voor de eisen van diverse hieronder weergegeven toepassingen.
Soorten koude plaatontwerpen
Kaixin-aluminiumkan koude platen vervaardigen als uw vereiste. Hier zijn enkele voorbeelden waarmee u kunt beslissen welk type op maat gemaakt koelplaatontwerp geschikt is voor uw bedrijf:
Wrijving Roerlassen Vloeistof Koude Plaat (FSW)
Friction Stir Welding (FSW) vloeibare koude plaat is een geavanceerd koelontwerpproces dat gebruik maakt van het wrijvingsroerlasproces om materialen te verbinden zonder ze te smelten, zoals aluminiumlegeringen. Deze techniek omvat het gebruik van een niet-slijtbaar gereedschap (CNC-bewerking) om wrijvingswarmte en plastische vervorming op de lasplek te genereren, wat leidt tot een hoogwaardige, solid-state verbinding tussen de te lassen stukken. Het proces is bijzonder effectief voor het maken van vloeibare koude platen, die essentiële componenten zijn in koelsystemen voor verschillende toepassingen, zoals krachtige elektronica, EV-voertuigen en systemen voor hernieuwbare energie.
Voordeel van FSW Cold Plate
-Superieure thermische prestaties:FSW zorgt voor een uniforme en sterke verbinding over de gehele voeg, wat de thermische geleidbaarheid en efficiëntie van de koude plaat verbetert. Dit is cruciaal voor toepassingen die een efficiënte warmteafvoer vereisen.
-Lekvrije verbindingen:Het solid-state karakter van het FSW-proces resulteert in lekvrije verbindingen, waardoor het een ideale keuze is voor vloeistofkoelsystemen waarbij lekintegriteit van het grootste belang is.
-Hoge sterkte en duurzaamheid:Het lasproces introduceert geen defecten zoals porositeit of scheuren die vaak voorkomen bij traditionele lastechnieken, wat leidt tot een duurzamere en betrouwbaardere koude plaat.
-Complexe geometrieën:Het proces maakt het lassen van complexe vormen en ontwerpen mogelijk, waardoor efficiënte koelkanalen binnen de koude plaat kunnen worden gecreëerd om de warmteoverdracht te optimaliseren. Dit betekent dat u de interne kanalen naar wens kunt aanpassen door gebruik te maken van CNC-bewerking met hoge precisie en zonder enige inzet van koperen warmtepijp in de warmtewisselaar.
Op maat gemaakt koellichaam met koperen buis
Over het algemeen zijn vloeibare koude platen met koperen leidingen het meest gebruikelijk in de thermische industrie. Onze thermische experts bij Kaixin Aluminium hebben echter koellichaam- en koudeplaattechnologie gecombineerd tot eenkoperen pijp koellichaam. Het brengt warmte effectief over van de warmtebron naar andere delen van de warmtewisselaar, en brengt vervolgens warmte over via luchtkoeling of koudeplaattechnologieën. Dit ontwerp verbetert de efficiëntie van de warmteafvoer aanzienlijk omdat het is voorzien van een groot koellichaam en wordt ondersteund door een vloeistofkoelplaat, waardoor het zeer geschikt is voor het koelen van krachtige computers en EV-batterijcellen.
Vacuüm vloeibare koude plaat
DeVacuüm vloeistofkoelplaatis een oplossing voor thermisch beheer, bestaande uit een vacuümvloeistofkoelplaat, gemaakt door een basisplaat en een afdekplaat aan elkaar te solderen. Bij dit innovatieve ontwerp stromen koelvloeistoffen binnen kanalen of buizen die in de koude plaat zijn ingebed, terwijl de omgeving wordt geëvacueerd om een vacuüm te creëren.
Deze vacuümomgeving vermindert de thermische weerstand tussen de koude plaat en de koelvloeistof aanzienlijk, waardoor warmte effectiever van de warmtebron naar de koelvloeistof kan worden overgedragen. Bovendien vermindert de vacuümomgeving de thermische weerstand tussen de substraten aanzienlijk, waardoor warmte efficiënter van de warmtebron naar de koelvloeistof kan worden overgedragen.
Vloeibare koude plaat met ingebouwde koperen buis
De vloeibare koude plaat met een ingebouwde koperen buis is een van de meest voorkomende technologieën voor vloeistofkoeling. Het bereikt warmteoverdracht door vloeistofkoelleidingen in de koelplaat. Bij ontwerpen met een hoog rendement worden koperen buizen ingebed in deze koelplaat, die meestal is gemaakt van aluminium of andere thermisch geleidende materialen. De koperen buis fungeert als kanaal voor het koelmiddel en brengt effectieve warmte van krachtige elektronische koelcomponenten of andere warmtebronnen over naar de vloeistof in de buis.
Productietechnologie-Diep begraven pijptechnologie
Buried tube-technologie is een geavanceerde methode voor het vervaardigen van vloeistofkoelplaten door diepe kanalen in het materiaal van de koelplaat te bewerken en vervolgens koperen of andere soorten metalen leidingen in deze kanalen in te bedden. Deze pijpen zijn diep in de koelplaat begraven en bieden een pad voor het koelmiddel om warmte weg te leiden van de elektronische componenten. Vanwege de hoge thermische geleidbaarheid van koper en bepaalde metalen kunnen deze leidingen op efficiënte wijze warmte van de warmtebron naar het koelmiddel overbrengen, waardoor een efficiënte warmteafvoer mogelijk is.
-Ondiepe begraven pijptechnologie
De technologie voor ondiepe buizen is qua concept vergelijkbaar met de diep ingegraven koudeplaatoplossing, maar de verwerkingsdiepte van het kanaal is ondieper dan die van diep ingegraven (ongeveer 5-10 mm) door rekening te houden met verschillende eisen. Deze techniek omvat het bewerken van ondiepe kanalen in de koelplaat en het inbedden van de pijpen daarin.
Faseveranderingskoelingstechnologie
Faseverandering (dampkamer) koude plaatis een efficiënte thermische beheermethode die de latente warmte van het koelmiddel tijdens het toestandsovergangsproces gebruikt om warmte te absorberen en over te dragen. Tijdens dit proces verandert het koelmiddel van een vloeibare naar een gasvormige toestand, waarbij een grote hoeveelheid warmte wordt geabsorbeerd, waardoor een effectieve koeling van elektronische apparatuur of andere warmtebronnen wordt bereikt. Deze technologie is vooral nuttig in toepassingen waarbij hoge thermische belastingen of efficiënte koeling in compacte ruimtes vereist zijn.
Gestapelde laagtechnologie
omvat het stapelen van meerdere dunne platen en het aan elkaar lassen ervan, waarbij elke plaat is ontworpen met koelkanalen, waardoor een complex driedimensionaal koelnetwerk ontstaat. Door dit ontwerp kan de koelvloeistof in meerdere richtingen stromen, waardoor de warmteafvoer efficiënter wordt. Bij het vervaardigen van vloeistofkoelplaten is het van cruciaal belang om verschillende platen met elkaar te verbinden door middel van lassen (zoals laserlassen of hardsolderen) of een speciale thermisch geleidende lijm om het vloeistofkoelsysteem in stand te houden.
Dit proces maakt in grote mate gebruik van de distributieruimte van de warmtepijpen, en de eigenschappen tussen verschillende materialen kunnen sterkere thermische prestaties bereiken. Voordat u het ontwerp van vloeibare koude platen ontwerpt, alstublieftneem contact op met Kaixin Aluminium-ingenieursover de aangepaste koelplaat van uw bedrijf en ideeën.
Installatie van vloeistofkoelsystemen
De montagerichting heeft een directe invloed op de bedrijfsomstandigheden van vloeibare koude platen. Verschillende installatierichtingen zullen de snelheid van de vloeistofstroom en de efficiëntie van de warmteoverdracht van het koelmiddel beïnvloeden. Het is dus belangrijk om bij het installeren van koude platen de juiste installatierichting te kiezen.
-Verticale installatie:
Het maakt gebruik van de zwaartekracht om de natuurlijke koelvloeistofstroom te ondersteunen, waardoor de energie die nodig is om de koelvloeistof te pompen wordt verminderd. Deze opstelling zorgt voor een gelijkmatigere verdeling van de koelvloeistof, vooral in de hogere delen van de koelplaat, waardoor hete plekken worden vermeden. Dit soort installatie is ook bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij de hoogte beperkt is, maar de breedte of diepte voldoende is, zoals in krachtige computersystemen of grote industriële apparatuur.
-Horizontale installatie:
Door de horizontale installatie kan de vloeistofkoelplaat boven of onder de warmtebron worden geplaatst, waardoor een directere warmteoverdracht mogelijk wordt. Deze methode is geschikt voor toepassingen waarbij de verticale ruimte beperkt is, zoalsvloeibare koude platen voor EV-batterijpakkettenof CPU-koelsystemen.
-Andere installatieoriëntaties:
In sommige speciale toepassingen kan een schuine installatie of een andere aangepaste installatie worden gebruikt op basis van de specifieke ruimte-indeling en eisen op het gebied van thermisch beheer. Deze flexibele installatie helpt Kaixin-ingenieurs de beschikbare ruimte optimaal te benutten en tegelijkertijd de koeling te optimaliseren. U kunt contact opnemen met onze ingenieur voor meer ervaring met de installatie van koude platen.
Vloeistofkoelplaten Runner-ontwerp
Indeling loper
Voor een gelijkmatige koeling moeten de stromingskanalen gelijkmatig onder of rond de warmtebron worden verdeeld, zodat elke ruimte effectief en direct gericht op de warmtebron wordt gekoeld. Daarnaast moet de lay-out direct worden afgestemd op de locatie van de warmtebron, vooral voor gebieden met een hoge vermogensdichtheid, wat de efficiëntie van de warmteoverdracht kan verbeteren.
Maat loper
De breedte en diepte van het stromingskanaal moeten worden ontworpen op basis van de koelvraag en het debiet. te brede of diepe stromingskanalen kunnen de vloeistofweerstand verminderen, maar kunnen ook de structurele sterkte van het aluminium profiel aantasten. Jij kangebruik CFD-simulatie om te beslissen welke oplossing de beste is voor uw koude plaat, en onze thermische experts delen graag enkele ervaringen met u.
Distributie van warmtebronnen
De locatie van de warmtebron bepaalt direct de indeling van de stromingskanalen in de vloeistofkoelplaat. Om een efficiënte warmteoverdracht te bereiken, moet het stroompad zo worden ontworpen dat het koelmiddel rechtstreeks naar de warmtebron stroomt. Als de warmtebron zich bijvoorbeeld in het midden van het EV-batterijpakket bevindt, moet het ontwerp van het stroomkanaal in het centrale gebied worden geconcentreerd om ervoor te zorgen dat de koelvloeistof wordt afgevoerd.
Als de warmtebronnen daarentegen langs de randen worden verdeeld, moet het stromingskanaal worden uitgebreid naar de randen van het accupakket.
Structurele vermijding
Zorg er bij het ontwerpen van de vloeistofkoelplaat voor dat de lay-out van de stroomkanalen een passende afstand behoudt tot de bevestigings- of montagegaten op de koude plaat. Dit ontwerp is bedoeld om schade aan het stroomkanaal tijdens het productieproces te voorkomen.
De specifieke eisen aan de veiligheidsafstand kunnen variëren afhankelijk van het materiaal en de verwerkingsmethode van de koude plaat. U kunt de richtlijnen voor minimale veiligheidsafstanden raadplegen die worden aanbevolen door de fabrikant van de koude plaat of een CFD-analyse starten. Normaal gesproken moet deze afstand ten minste gelijk zijn aan de dikte van het koude plaatmateriaal.
Verminder de interne weerstand
-Parallel stroomkanaalontwerp
Bij het ontwerp van parallelle stroomkanalen worden meerdere kanalen in hetzelfde vlak geplaatst, waardoor het koelmiddel tegelijkertijd door deze kanalen kan stromen. Dit ontwerp helpt de vloeistofstroom te verspreiden, waardoor de stroomsnelheid in elk kanaal wordt verminderd en daardoor de stromingsweerstand wordt verlaagd. Parallelle stroomkanalen kunnen ook de redundantie van het systeem verbeteren; zelfs als één kanaal geblokkeerd is of lekt, kunnen andere kanalen nog steeds effectief koelen. Bij het ontwerpen van parallelle stroomkanalen is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de stroomverdeling in elk kanaal uniform is om overmatige stroming in sommige kanalen te voorkomen, wat tot lekkages of schade zou kunnen leiden.
-Serieel stroomkanaalontwerp
Het seriële stroomkanaalontwerp omvat het aansluiten van meerdere kanalen achter elkaar, waardoor het koelmiddel beurtelings door elk kanaal kan stromen. Dit ontwerp kan het stroompad van de vloeistof binnen de koude plaat verlengen, waardoor de contacttijd met de warmtebron wordt vergroot en de efficiëntie van de warmte-uitwisseling wordt verbeterd. Het ontwerp van seriële stroomkanalen kan echter de algehele stromingsweerstand vergroten, dus het is noodzakelijk om de grootte en vorm van elk kanaal, evenals hun verbindingen, zorgvuldig te optimaliseren om de stromingsweerstand te minimaliseren.
Oppervlakte behandeling
Oppervlaktebehandelingen spelen een cruciale rol bij het ontwerpen van vloeistofkoelplaten. Kaixin Aluminium kan u voorzien van diverse oppervlaktebehandelingen, waaronder anodiseren, galvaniseren, poedercoaten, passiveren, etc.
Anodiseren
Anodiseren wordt vooral toegepast bij aluminium koelpanelen. Het gaat om het elektrochemisch omzetten van een metalen oppervlak in een sterke, corrosiebestendige geanodiseerde film. Deze oxidefilm wordt niet zoals verf of beplating op het oppervlak aangebracht, maar is volledig geïntegreerd met het onderliggende aluminiumsubstraat, zodat deze niet afbladdert of afbladdert. Het geanodiseerde oppervlak verbetert de warmteafvoer, is corrosiebestendig en biedt een beter oppervlak voor thermische interfacematerialen (TIM's).
Galvaniseren
Bij galvaniseren wordt gebruik gemaakt van een elektrische stroom om een dunne laag metaal, zoals nikkel of koper, op een koude plaat aan te brengen. Deze methode verbetert de corrosieweerstand, elektrische geleidbaarheid en slijtvastheid van de plaat. Het gegalvaniseerde oppervlak verbetert ook het uiterlijk van de koude plaat.
Poeder coating
Poedercoaten is een droog afwerkingsproces waarbij een poedermateriaal op een oppervlak wordt gespoten en vervolgens onder hitte wordt gestold om een huid te vormen. Het wordt gebruikt vanwege zijn esthetische kwaliteiten en zorgt voor een duurzame, corrosiebestendige afwerking. Poedercoating is verkrijgbaar in verschillende kleuren en texturen, waardoor maatwerk mogelijk is op basis van esthetische behoeften
Passivering
Passivering is een chemisch behandelingsproces voor roestvrijstalen koude platen dat ijzer van het oppervlak verwijdert en de natuurlijk corrosiebestendige chroomoxidelaag versterkt. Dit proces is van cruciaal belang om corrosie te voorkomen en langdurig gebruik van de koude plaat in zware omstandigheden te garanderen.
Als u meer informatie wilt over op maat gemaakte koude platen of oppervlaktebehandelingen, bezoek dan onze product lijstofNeem contact op met Kaixin Aluminiumvandaag nog en we herhalen het binnen 24 uur!