Cold Plate Design Guideline for industriell energilagring termisk styring

I et batterisystem kalles en metallradiator som er egnet for å fylle indirekte kontakt med væskekjølt arbeidsvæske væskekjøling. Væskekjølte plater er vanligvis metallplater eller rør ekstrudert eller stanset fra aluminiumslegeringsslipeverktøy, som er sveiset og formet. Det finnes tre typer sveising for væskekjølte plater: lodding, friksjonsrørsveising og lodding uten loddemetall.

Loddeprosessen er mye brukt i tradisjonell sveising av bilradiatorsveising. Den bruker flytende loddemateriale for å fukte grunnmaterialet, fylle grensesnittgapet og diffundere med basismaterialet for å koble sammen de sveisede delene. Sveisefordelen er at den kan sveise komplekse strukturer, og tykkelsen på de sveisede delene kan være veldig tynn. Friction stir-sveising er en sveiseprosess som utnytter varmen som genereres av den gjensidige bevegelsen og friksjonen mellom sveisehodet og arbeidsstykkets endeflate for å oppnå en termoplastisk tilstand på slutten. Denne typen sveising krever at arbeidsstykket har tilstrekkelig styrke. Materialfri lodding er utviklet på basis av lodding, og tykkelsen og vekten på de sveisede delene kan minimeres.

Væskekjølingsteknologi inkluderer hovedsakelig tre typer: kaldplatevæskekjøling, nedsenkingsvæskekjøling og sprayvæskekjøling. Kaldplatevæskekjøling er en metode der varmen fra komponenter med høy oppvarming som serverbrikker indirekte overføres til væsken gjennom den kalde platen for varmeavledning, mens lavvarmekomponenter fortsatt avkjøles gjennom luftkjøling. Nedsenkingsvæskekjøling er når serveren er helt nedsenket i kjølevæsken
Varmen som genereres av varmeelementet, overføres direkte til kjølevæsken, som spres gjennom sirkulasjonsstrømmen eller fordampningskondensasjonsfasenendring av kjølevæsken. Blant dem er sirkulasjonsstrømmen til kjølevæsken enfaset nedsenkingsvæskekjøling, og fordampningskondensasjonsfaseendringen av kjølevæsken er faseendring av nedsenkingsvæskekjøling. Kontrollen av faseendring nedsenkingsvæskekjøling er mer kompleks og krever høyere krav. Spraytype væskekjøling er en metode for kjøling ved direkte å spraye kjølevæske på varmeenheter som flis, og spre varme gjennom konvektiv varmeoverføring. Foreløpig er kaldplatevæskekjøling og enfaset nedsenkingsvæskekjøling hovedformene.

I trenden med chiputvikling fortsetter strømforbruket til chip TDP-design å øke, med et enkelt strømforbruk som når 350W og en enkelt når 500W, som vil fortsette å vokse i fremtiden. For tiden kan ulike væskekjølingsteknologier møte de langsiktige varmespredningsbehovene for flis i fremtiden, og det er ytterligere rom for forbedring. For eksempel kan kaldplatevæskekjøling redusere termisk kontaktmotstand, mikrokanaldesign kan styrke varmeoverføringen, og nedsenking og sprayvæskekjøling kan forbedre strømningsfeltene.

Når det gjelder valg av kjølevæske, finnes det alternativer i bransjen som 25 % etylenglykolløsning, propylenglykolløsning, avionisert vann osv. Konsentrasjonen på 25 % er ikke en konstant verdi, og kan ligge mellom 20 % og 30 %. Konsentrasjonen bør ikke være for høy, noe som påvirker strømnings- og varmeavledningsytelsen til arbeidsfluidet. Den bør heller ikke være for lav, og den kan ikke spille noen rolle i frostvæske og mikrobiell hemming. Når konsentrasjonen er over 20 % kan etylenglykolløsning og propylenglykolløsning ha en viss hemmende effekt på mikroorganismer. Avionisert vann har god varmeoverføringsytelse, ultralav ledningsevne, moden forberedelsesprosess, og er giftfritt og trygt. Det er en av de alternative kjølevæskene, men det bør tas hensyn til vedlikehold av kjølevæsken.

I fremtiden må termiske designingeniører nøyaktig forstå retningen til teknologisk utvikling og aktivt gjennomføre diskusjoner og analyser om bruksområder for væskekjøling. Fremhev innovativ og lavkarbonutvikling, utføre aktivt forskning og pilotforsøk av væskekjølingsteknologi, og gi effektive og stabile termiske løsninger for termisk styring av energilagring.