¿Por qué el enfriamiento con líquido en vez de con aire? ¿Cómo funcionan las placas de enfriamiento con líquido?

El principio básico de funcionamiento de una placa de enfriamiento líquido es transferir eficientemente el calor de las superficies sólidas mediante transferencia de calor por convección forzada,utilizando la alta capacidad térmica específica y las características de transferencia de calor por convección de los fluidos de refrigeraciónEl proceso detallado es el siguiente:

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 greaseEl calor se transfiere de la fuente de calor a la pared sólida de la placa de enfriamiento líquido a través de la conducción térmica.

El calor viaja dentro de la estructura metálica de la placa de refrigeración líquida (generalmente de aluminio, cobre u otras aleaciones de alta conductividad) mediante conducción térmica,desplazándose desde la superficie de montaje de alta temperatura en contacto con la fuente de calor hasta las paredes internas de baja temperatura de los canales de flujo interno que interactúan con el líquido de refrigeraciónLa mayor conductividad térmica del material y el espesor de la pared más delgado reducen la resistencia térmica y mejoran la eficiencia de la conducción térmica.

El refrigerante, generalmente agua desionizada, solución acuosa de glicol, o refrigerante industrial especializado,fluye a través de los canales internos sellados de la placa de refrigeración de líquido a una velocidad controlada impulsada por una bomba externaAl pasar por encima de las paredes interiores de los canales de alta temperatura, el refrigerante absorbe el calor de las superficies de las paredes.

La transferencia de calor se basa principalmente en la convección forzada: el flujo del refrigerante, especialmente en un estado turbulento, interrumpe la capa límite laminar cerca de las superficies de las paredes,que permite una mezcla y un intercambio de calor más eficientes entre el fluido frío central y la pared calienteUn mayor coeficiente de transferencia de calor por convección corresponde a un mayor rendimiento de intercambio de calor.

El diseño de los canales de flujo, incluida la forma, las dimensiones y las mejoras de la superficie, como aletas o aletas de alfiler, afecta directamente el régimen de flujo (laminario o turbulento), el área de intercambio de calor,y coeficiente de transferencia de calor por convección, determinando en última instancia la eficiencia global de disipación de calor.

Después de absorber el calor, la temperatura del refrigerante aumenta, y sale de la placa de enfriamiento líquido a través del puerto de salida.

El refrigerante de alta temperatura transportador de calor se bombea a un intercambiador de calor externo dentro del sistema, como un radiador refrigerado por aire, un condensador refrigerado por agua o una placa de refrigeración secundaria.Dentro del intercambiador de calor, el calor del refrigerante se disipa en última instancia en el ambiente ambiente mediante refrigeración por aire o agua.El líquido refrigerante enfriado a baja temperatura se recircula de nuevo a la entrada de la placa de enfriamiento del líquido, completando el ciclo de circuito cerrado.

• Medios de transferencia de calor de alta eficiencia: Los líquidos poseen una capacidad térmica específica significativamente superior a la del aire (la capacidad térmica específica del agua es aproximadamente cuatro veces mayor que la del aire), lo que permite una absorción de calor mucho mayor por unidad de volumen.El coeficiente de transferencia de calor por convección de los líquidos, especialmente el agua, también es de decenas a cientos de veces mayor que el aire,lo que resulta en tasas de transferencia de calor mucho más rápidas bajo la misma diferencia de temperatura.

• Ruta de baja resistencia térmica: La placa de refrigeración líquida proporciona una vía térmica de baja resistencia desde la fuente de calor hasta el refrigerante, con el apoyo de materiales de alta conductividad térmica y una ingeniería estructural optimizada.

• Mejora de la transferencia de calor mediante convección forzada: El flujo forzado impulsado por bomba y los diseños de canales optimizados que generan turbulencia y amplían el área de intercambio de calor aumentan en gran medida la transferencia de calor entre las paredes de fluido y sólido.

• Mejora de la uniformidad de la temperatura: Los diseños de canales bien diseñados, como las configuraciones serpentinas o multigranadas, mejoran la uniformidad de la temperatura en toda la superficie de la placa de enfriamiento del líquido y evitan el sobrecalentamiento localizado.