Directriu de disseny tèrmic de placa freda per a l'emmagatzematge d'energia industrial
En un sistema de bateries, un radiador metàl·lic adequat per omplir el contacte indirecte amb fluid de treball refrigerat per líquid s'anomena refrigeració líquida. Les plaques refrigerades per líquid solen ser plaques metàl·liques o tubs extruïts o estampats a partir d'eines de rectificat d'aliatge d'alumini, que es solden i es formen. Hi ha tres tipus de soldadura per a plaques refrigerades per líquid: soldadura forta, soldadura per fricció i soldadura sense soldadura.
El procés de soldadura forta s'utilitza àmpliament en la soldadura tradicional de radiadors d'automòbils. Utilitza material de soldadura líquida per mullar el material base, omplir el buit de la interfície i difondre amb el material base per connectar les peces soldades. L'avantatge de la soldadura és que pot soldar estructures complexes i el gruix de les peces soldades pot ser molt prim. La soldadura amb agitació per fricció és un procés de soldadura que utilitza la calor generada pel moviment mutu i la fricció entre el capçal de soldadura i la cara de l'extrem de la peça per aconseguir un estat termoplàstic al final. Aquest tipus de soldadura requereix que la peça de treball tingui una resistència suficient. La soldadura lliure de material es desenvolupa a partir de la soldadura, i el gruix i el pes de les peces soldades es poden minimitzar.
La tecnologia de refrigeració líquida inclou principalment tres tipus: refrigeració líquida de placa freda, refrigeració líquida per immersió i refrigeració líquida per polvorització. La refrigeració líquida de placa freda és un mètode en què la calor dels components d'alta calefacció, com ara els xips del servidor, es transfereix indirectament al líquid a través de la placa freda per a la dissipació de la calor, mentre que els components de baix escalfament encara es refreden mitjançant la refrigeració per aire. La refrigeració líquida per immersió és quan el servidor està completament immers en el refrigerant.
La calor generada per l'element de calefacció es transfereix directament al refrigerant, que es dissipa mitjançant el flux de circulació o el canvi de fase de condensació per evaporació del refrigerant. Entre ells, el flux de circulació del refrigerant és la refrigeració líquida d'immersió monofàsica, i el canvi de fase de condensació per evaporació del refrigerant és la refrigeració líquida d'immersió per canvi de fase. El control de la refrigeració líquida d'immersió per canvi de fase és més complex i requereix requisits més elevats. La refrigeració líquida de tipus esprai és un mètode de refredament ruixant directament líquid de refrigeració sobre unitats de calefacció com ara xips i dissipant la calor mitjançant la transferència de calor convectiva. Actualment, la refrigeració líquida de placa freda i la refrigeració líquida d'immersió monofàsica són les principals formes.
En la tendència de l'evolució del xip, el consum d'energia del disseny del xip TDP continua augmentant, amb un consum d'energia únic que arriba als 350 W i un únic fins i tot arriba als 500 W, que seguirà creixent en el futur. Actualment, diverses tecnologies de refrigeració líquida poden satisfer les necessitats de dissipació de calor dels xips a llarg termini en el futur i hi ha més marge per millorar. Per exemple, la refrigeració líquida de placa freda pot reduir la resistència tèrmica de contacte, el disseny de microcanals pot reforçar la transferència de calor i la refrigeració líquida per immersió i polvorització pot millorar els camps de flux.
Pel que fa a la selecció del refrigerant, en la indústria hi ha opcions com la solució d'etilenglicol al 25%, la solució de propilenglicol, l'aigua desionitzada, etc. La concentració del 25% no és un valor constant, i pot estar entre el 20% i el 30%. La concentració no ha de ser massa alta, cosa que afecta el flux i el rendiment de dissipació de calor del fluid de treball. Tampoc hauria de ser massa baix i no pot tenir un paper en la inhibició de l'anticongelant i microbiana. Quan la concentració és superior al 20%, la solució de etilenglicol i la solució de propilenglicol poden tenir un cert efecte inhibidor sobre els microorganismes. L'aigua desionitzada té un bon rendiment de transferència de calor, una conductivitat ultra baixa, un procés de preparació madur i no és tòxica i segura. És un dels líquids de refrigeració alternatius, però s'ha de prestar atenció al manteniment del líquid de refrigeració.
En el futur, els enginyers de disseny tèrmic han d'entendre amb precisió la direcció de l'evolució tecnològica i conduir activament debats i anàlisis sobre aplicacions de refrigeració líquida. Destaqueu el desenvolupament innovador i baix en carboni, realitzeu activament investigacions i proves pilot de tecnologia de refrigeració líquida i proporcioneu solucions tèrmiques eficients i estables per a la gestió tèrmica d'emmagatzematge d'energia.
