Cómo calcular la resistencia térmica de las placas de refrigeración líquida
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.
Primero, calcule la temperatura máxima del fluido cuando sale de la placa fría, Tout. Esto es importante porque si Tout es mayor a Tmax, no existe solución para el problema.
También puede usar los gráficos de capacidad térmica que están en nuestra guía de referencia térmica en la biblioteca técnica. En estos gráficos se describe el cambio en la temperatura, ΔT, que ocurre en todo el recorrido del fluido. Para encontrar Tout, agregue ΔT a la temperatura de entrada, Tin.
Suponiendo que Tout es menor a Tmax, el paso siguiente es determinar la resistencia térmica normalizada (θ) que se necesita para la placa fría con la siguiente ecuación:
Cualquier tecnología de placa fría que proporciona una resistencia térmica normalizada menor o igual al valor calculado será la solución adecuada.
Ejemplo para elegir una placa de refrigeración líquida
La placa fría se usa para refrigerar un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) de 2˝ x 4˝ que genera 500 W de calor. Se refrigera con agua a 20 °C con caudal de 0.5 gpm. 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. Cualquier tecnología que esté por debajo de este punto cumplirá con el requisito térmico. CP15, CP20 y CP30 proporcionan la resistencia térmica adecuada. Pero como el fluido de refrigeración es agua, debería considerar la placa fría CP15.
Comparación de rendimiento de placas de refrigeración
Presentamos los datos de rendimiento de las placas de refrigeración utilizando la resistencia térmica local: la temperatura de la superficie comparada con la temperatura del líquido local. Esta metodología permite un análisis térmico más preciso para altas cargas de calor. Vea todos los detalles sobre los cálculos de resistencia térmica y cómo elegir una tecnología de placa de refrigeración.
Curvas de rendimiento normalizadas
La resistencia térmica se expresa normalmente como °C por vatio. La resistencia térmica describe cuánto más caliente está la superficie de una placa de refrigeración en relación con la temperatura del líquido que fluye a través de la placa de refrigeración, bajo una carga térmica determinada. Estas curvas de rendimiento muestran la resistencia térmica normalizada para nuestros productos de placa de refrigeración estándar (es decir, resistencia térmica por pulgada cuadrada). Estas curvas son una buena forma de comparar las tecnologías de placa de refrigeración, ya que son independientes de las geometrías de las piezas individuales. Cuanto menor sea la resistencia térmica, mayor será el rendimiento de la placa de refrigeración.Notas
La resistencia térmica es inversamente proporcional al área. Para encontrar la resistencia térmica de una placa de refrigeración de 25 pulgadas cuadradas, divida el rendimiento normalizado por 25.
Nuestra placa de refrigeración estándar CP30 está diseñada para la creación de prototipos. Tiene una placa de superficie gruesa para mecanizado. Mostramos dos rastros, antes del mecanizado (0.5"/13 mm) y después del mecanizado (0.05"/1.3 mm). El rendimiento de una placa de refrigeración soldada al vacío personalizada suele ser significativamente mejor que esta pieza estándar.
A modo de comparación, se muestra el rendimiento de todas las placas de refrigeración utilizando agua como refrigerante. Se recomienda usar agua tratada con placas de refrigeración de aluminio (CP20 y CP30).
