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액체 냉각판 기술 선택

철도 산업 및 Boyd 솔루션

Last updated Jan 14, 2025 | Published on Oct 14, 2020

액체 냉각판의 열 저항 계산

To select the best cold plate for your application, you need to know the cooling fluid flow rate, fluid inlet temperature, heat load of the devices attached to the cold plate, and the maximum desired cold plate surface temperature, Tmax. From these you can determine the maximum allowable thermal resistance of the cold plate.

먼저, 냉각판을 떠날 때의 유체 최대 온도인 Tout을 계산하는 것이 중요합니다. Tout이 Tmax보다 크면 문제에 대한 해결책이 없기 때문입니다.

또는, 기술 라이브러리에서 당사의 열 참조 안내서에 있는 열 용량 그래프를 사용할 수 있습니다. 이 그래프는 유체 경로를 따라 발생하는 온도 변화 ΔT를 나타냅니다. Tout을 찾으려면 흡입구 온도 Tin에 ΔT를 더합니다.

Tout이 Tmax보다 작다고 가정할 때, 다음 단계는 다음 공식을 사용하여 냉각판에 필요한 정규화된 열 저항(θ)을 결정하는 것입니다.

계산된 값 이하의 표준화된 열 저항을 제공하는 모든 냉각판 기술은 적합한 솔루션입니다.

액체 냉각판 선택의 예

A cold plate is used to cool a 2˝ x 4˝ IGBT that generates 500 W of heat. It is cooled with 20°C water at a 0.5 gpm flow rate. The surface of the cold plate must not exceed 55°C. We know: Tin: 20°C, Tmax: 55°C, Q: 500 Watts, Area: 8 in2 We need to calculate Tout and θ. First calculate Tout. Using the heat capacity graphs in our technical reference, we can see that the temperature change for 500W at a 0.5 gpm flow rate is 4°C. Therefore Tout = 20°C + 4°C = 24°C. Tout is less than Tmax so we can proceed to the second part of the problem. The required thermal resistance is given by this equation: We then plot this point on the normalized thermal resistance graph. Any technology below this point will meet the thermal requirement. CP15, CP20, and CP30 provide the necessary thermal resistance. But because the cooling fluid is water, you should only consider the CP15 cold plate.
Tout is less than Tmax so we can proceed to the second part of the problem. The required thermal resistance is given by this equation: We then plot this point on the normalized thermal resistance graph. Any technology below this point will meet the thermal requirement. CP15, CP20, and CP30 provide the necessary thermal resistance. But because the cooling fluid is water, you should only consider the CP15 cold plate.

냉각판 성능 비교

표면 온도 대비 국지 액체 온도을 나타내는 국지 열 저항을 사용하여 냉각판 성능 데이터를 제시합니다. 이 방법론은 높은 열 부하에 대한 보다 정밀한 열 분석을 가능하게 해 줍니다. 열 저항 계산에 대한 세부 정보와 냉각판 기술을 선택하는 방법에 대해 알아보세요.

졍규화된 성능 곡선

열 저항은 보통 와트당 °C로 표시됩니다. 열 저항은 주어진 열 부하에서 냉각판을 흐르는 유체의 온도와 비교하여 냉각판 표면이 얼마나 더 뜨거운지를 나타냅니다. 이러한 성능 곡선은 당사의 표준 냉각판 제품에 대한 정규화된 열 저항(즉, 평방 인치당 열 저항)을 보여줍니다. 이러한 곡선은 개별 부품 형태와 상관없으므로 냉각판 기술을 서로 비교하기에 좋습니다. 열 저항이 낮을수록 냉각판의 성능이 더 우수한 것입니다.

주의

열 저항은 면적에 반비례합니다. 25평방 인치 냉각의 열 저항을 찾으려면 정규화된 성능을 25로 나눕니다.

당사의 CP30 표준 냉각판은 프로토타입용으로 설계되었습니다. 이 냉각판은 기계 가공을 위해 두꺼운 평면판을 가지고 있습니다. 그래프는 두 가지 곡선, 즉 기계 가공 전(0.5"/13mm) 및 기계 가공 후(0.05"/1.3mm)의 곡선을 보여줍니다. 맞춤형 진공 브레이징 냉각판의 성능은 보통 이 표준 부품보다 상당히 더 뛰어납니다.

올바른 비교를 위해, 표시된 모든 냉각판의 성능은 물을 냉각수로 사용한 값입니다. 알루미늄(CP20 및 CP30) 냉각판에는 처리수가 권장됩니다.

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