用于冷板应用的热交换器尺寸
快速要求
计算热交换器的热阻
在许多液体冷却环中，通过热交换器被冷板拾取的热量被拒绝到环境空气。图1示出了由软管或管道连接的冷板（CP），泵和热交换器（HX）组成的典型液体冷却回路。由于组件是系统的一部分，因此将它们一起选择它们以确保适当的组件尺寸为您的应用程序。制造商通常单独为冷板和热交换器提供性能数据，具有冷板性能，热容量的热量和热交换器性能。那么如何选择完整系统的最佳热交换器和冷板？它比你想象的更容易，因为确定右冷板和热交换器组合所需的方程式减少了非常简单的格式：
要到达这种等式，第一步是计算冷板热阻，θCP，这被定义为最大所需表面温度之间的差异，ts，max，流体出口温度，tH，除以热负荷，Q，均匀分布在整个冷板表面上：
类似地，热交换器热容量，CHX，其定义为热负荷，Q，除以两个进入的流体之间的温差，TH-T.空气，由以下等式描述：
热容量也等于热阻的倒数：
假设通过在冷板和热交换器之间的连接软管或管道（由于这些通常是次要的），方程（2），（3）和（4）可以组合成一个简单方程式：
热处理流体温度Th已经掉出了公式，因为从等式中除去液体温度，我们不必计算液体的流速和热容量。我们刚刚留下了冷板的所需表面温度，以及冷却热交换器的环境空气的温度，并且性能通过冷板和热交换器的热阻完全表征。因此，我们不再需要分析系统的各个组件。相反，我们确定整个系统的热阻。注意，流动的效果不是从结果中排除的，因为它已经在热阻值中结合在一起。
客户想要使用CP12 A 12“（30.48厘米）的冷板（板侧），从12”X5“（30.48cm×12.70cm）电子设备上移除1200W的热量。冷却剂是1 GPM（3.785LPM）水和室温为20°C。客户希望最小的热交换器去除该装置产生的1200 W，同时保持最大表面温度为80°C。
- 第1步：首先，我们确定系统热阻，θsystem：
- 步骤2：提供小于或等于总系统需求的热阻的冷板和热交换器的任何组合将有效。换句话说：
- 步骤3：表1显示了CP12冷板的电阻和流速和两个不同的热交换器/风扇组合：
表格1
流速（GPM） |
θ.CP（CP12）（°C / W） |
θ.HX.（6110 W / KONA风扇）（°C / W） |
θ.HX.（6210 W / MARIN FAN）（°C / W） |
0.5 |
0.013 |
0.049 |
0.019. |
1.0 |
0.009 |
0.046 |
0.017 |
1.5 |
0.007 |
0.044 |
0.016 |
1.5 |
0.007 |
0.044 |
0.016 |
2.0 |
0.006. |
0.042 |
0.016 |
表1表明，CP12 / 6110组合满足0.050°C / W条件2GPm（0.006 + 0.042 = 0.048
通过整体看系统，我们开始在组件之间看到贸易，包括流量会如何影响热交换器选择。在低流速下，冷板热阻增加。这需要更大的热交换器，具有更热容量，因此较低的热阻。在流速较高时，可以使用较小的热交换器。
液 - 空气热交换器和冷板通常在流体回路中组合，因此了解如何同时选择组件以优化系统的性能。通过精确的规格和简化的方程，选择液体冷却回路中的组件可以相对简单。另外，通过从相同的热供应商中选择组件，您可以使用以类似方式测试的组件，并且更有可能用作系统。