Por que resfriamento líquido em vez de resfriamento a ar — Como funcionam as placas frias líquidas?

O princípio básico de funcionamento de uma placa de arrefecimento líquido consiste em transferir eficientemente o calor de superfícies sólidas através de transferência de calor por convecção forçada,Utilizando a elevada capacidade térmica específica e as características de transferência de calor por convecção dos fluidos de arrefecimentoO processo detalhado é o seguinte:

Heat-generating components are tightly attached to one or more surfaces of the liquid cooling plate (commonly known as the mounting surface or base plate) using thermal interface materials such as thermal greaseO calor é transferido da fonte de calor para a parede sólida da placa de arrefecimento líquido através da condução térmica.

O calor viaja através da estrutura metálica da placa de arrefecimento líquido (normalmente de alumínio, cobre ou outras ligas de alta condutividade) por condução térmica,movendo-se da superfície de montagem de alta temperatura em contacto com a fonte de calor para as paredes internas de baixa temperatura dos canais de fluxo interno que interagem com o líquido de arrefecimentoA maior condutividade térmica do material e a espessura mais fina da parede reduzem a resistência térmica e melhoram a eficiência da condução térmica.

Este é o estágio mais crítico. o refrigerante, geralmente água desionizada, solução aquosa de glicol, ou refrigerante industrial especializado,Fluxo através dos canais internos selados da placa de arrefecimento do líquido a uma velocidade controlada, accionada por uma bomba externaÀ medida que passa pelas paredes internas do canal de alta temperatura, o líquido de arrefecimento absorve o calor das superfícies das paredes.

A transferência de calor depende principalmente da convecção forçada: o fluxo do líquido de arrefecimento, especialmente em estado turbulento, perturba a camada de limite laminar próxima das superfícies das paredes,permitindo uma mistura e uma troca de calor mais eficientes entre o fluido frio central e a parede quenteUm maior coeficiente de transferência de calor por convecção corresponde a um melhor desempenho de troca de calor.

A concepção dos canais de fluxo, incluindo a forma, as dimensões e as melhorias da superfície, tais como barbatanas ou barbatanas de alfinete, afeta diretamente o regime de fluxo (laminar ou turbulento), a área de troca de calor,e coeficiente de transferência de calor por convecção, determinando em última análise a eficiência global de dissipação de calor.

Após absorver o calor, a temperatura do líquido de arrefecimento aumenta e ele sai da placa de arrefecimento do líquido através da porta de saída.

O líquido de arrefecimento de alta temperatura transportador de calor é bombeado para um trocador de calor externo dentro do sistema, como um radiador arrefecido a ar, um condensador arrefecido a água ou uma placa de arrefecimento secundária.Dentro do trocador de calor, o calor do líquido de arrefecimento é finalmente dissipado para o ambiente ambiente através do arrefecimento por ar ou água.O refrigerante de baixa temperatura resfriado é então recirculado de volta para a entrada da placa de resfriamento do líquido, completando o ciclo de circuito fechado.

• Meio de transferência de calor de alta eficiência: Os líquidos possuem uma capacidade térmica específica significativamente superior à do ar (a capacidade térmica específica da água é aproximadamente quatro vezes superior à do ar), permitindo uma absorção de calor muito maior por unidade de volume.O coeficiente de transferência de calor por convecção de líquidos, especialmente água, é também dezenas a centenas de vezes maior que o do ar,resultando em taxas de transferência de calor muito mais rápidas sob a mesma diferença de temperatura.

• Percurso de baixa resistência térmica: A placa de arrefecimento líquido fornece um caminho térmico de baixa resistência da fonte de calor para o líquido de arrefecimento, apoiado por materiais de alta condutividade térmica e engenharia estrutural otimizada.

• Transferência de calor reforçada por convecção forçada: O fluxo forçado impulsionado por bomba e os projetos de canais otimizados que geram turbulência e expandem a área de troca de calor aumentam muito a transferência de calor entre as paredes de fluido e sólido.

• Melhoria da uniformidade da temperatura: As configurações de canais bem concebidas, como as serpentinas ou as multicamadas, melhoram a uniformidade da temperatura na superfície da placa de arrefecimento do líquido e evitam o sobreaquecimento localizado.