Casos prácticos: diseño de soluciones térmicas para enfriadores TEC
Utilizaremos un software de análisis térmico profesional para diseñar el esquema óptimo para los clientes, luego confirmaremos la viabilidad de la teoría con los ingenieros y luego comenzaremos a hacer muestras para la prueba.
Disipador de calor de tubo de calor para solución de enfriamiento TEC de 622 W
Nuestro cliente requiere un disipador de calor personalizado, y el espacio necesario para este se ha definido para gestionar aproximadamente 600 W de calor termoeléctrico (TEC). El cliente utiliza cuatro dispositivos de refrigeración TEC para instrumentos de análisis espectral en la industria médica, y la estabilidad de la temperatura determina la precisión de los datos. Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura de la superficie caliente del TEC por debajo de 75 grados para que la superficie fría del TEC funcione correctamente y alcance una diferencia de temperatura de aproximadamente 45 grados. En consecuencia, el disipador de calor con aletas biseladas y tubos de calor es la mejor opción.
Requisitos de diseño
La potencia térmica TEC es 155.7x4 piezas = 622.8 W;
Ventilador de convección forzada 6025 50CFM cada uno, 2 piezas;
Tamaño del disipador de calor: 180x80x42mm;
La superficie del disipador de calor se mide a continuación: 75 grados;
Proceso de soldadura ;
Nuestra solución térmica
Disipador de calor de aletas biseladas con tubos de calor, 10 unidades (D6.35). Debido a que se trata de una solución de disipación de calor de alta potencia, es necesario reducir la resistencia térmica entre la placa base del disipador y las aletas. Hemos eliminado el proceso de soldadura y lo hemos sustituido por el proceso de disipador de calor de aletas biseladas ;
Mientras tanto, el área utilizada para TEC es relativamente pequeña, con un área de 20X160 mm. Por lo tanto, adoptamos una solución de tubo de calor presionando el tubo de calor en la placa inferior del disipador de calor de aleta biselada. Esto puede distribuir uniformemente el calor en la parte inferior de todo el disipador de calor, lo que es beneficioso para la disipación de calor después de la conducción de aletas. Mejora enormemente la eficiencia de transferencia de calor.
Diseño térmico
Dibujo 3D en Pro/E
El diseño del modelo 3D requiere que los parámetros del software tengan un grosor de aleta de 0.5 mm y un espaciado de 1.5 mm para el disipador de calor. Esto se debe a que la presión del ventilador del 6025 es relativamente alta, por lo que las aletas del disipador de calor son relativamente densas, generalmente alrededor de 2.0-2.5. Por supuesto, esto depende de la longitud de las aletas y de la selección del ventilador.
Configuración de parámetros básicos
● Temperatura ambiente 25 ℃
● No se considera la radiación térmica
● Régimen de flujo turbulento
● Presión de funcionamiento 101325N/m2
● sobre convección natural
● El número de mallas es 1043370
● Establecer parámetros de malla uniformes
● Conjuntos de malla por separado
● Permitir mallado de múltiples niveles
● Permitir cambios mínimos de espacio
● Ejecute la solución y obtenga las curvas de función.
● El paso de ejecución es 1000 y la función real converge a 900 pasos.
● El valor del flujo del factor de convergencia es 1xe-5(0.00001)
● La temperatura máxima de la superficie del TEC es de 81.75 ℃; valor promedio de 75.4 ℃
● La base TEC está hecha de material cerámico. Los tubos de calor con la máxima superficie de disipación de calor pueden lograr una temperatura uniforme de manera efectiva.
● Caudal del ventilador durante el funcionamiento
● La velocidad máxima es de 14.47 m/s (opciones de distribución de puntos uniformes 900)
Resultados del diseño térmico
Intentamos diseñar este disipador de calor utilizando tecnología de soldadura una vez. La aleta está estampada y niquelada en la superficie, y el tubo de calor está en contacto directo con el TEC. Descubrimos que este método no es tan efectivo como el proceso de eliminación de aletas para el disipador de calor. Esto se debe a que la altura del disipador de calor es de solo unos 40, por lo que la transferencia de calor no se ve afectada por la altura. Al final, llegamos a la conclusión de que la altura del disipador de calor es de alrededor de 40-45 mm, no se ve afectada por la alta conductividad, finalmente decidimos utilizar el proceso de aleta biselada para producir este producto para nuestros clientes.
