用于冷板应用的热交换器尺寸

换热器热阻的计算

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：



为了得到这个方程，第一步是计算冷板热阻θ_{人物配对关系}，定义为所需的最高表面温度T_{S、 马克斯}，和流体出口温度T_H，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，T_H-T._空气，由以下等式描述：



热容量也等于热阻的倒数：



假设通过冷板和热交换器之间的连接软管或管道，泵没有热增益或热损失（因为这些通常很小），方程式（2）、（3）和（4）可以组合成一个简单的方程式：



热工艺流体温度TH已从公式中删除，因为液体温度已从方程式中删除，因此我们不必计算液体的流速和热容。我们只需计算冷板的理想表面温度以及冷却热交换器的环境空气温度，以及t性能完全以冷板和热交换器的热阻为特征。因此，我们不再需要分析系统的单个部件。相反，我们确定整个系统的热阻。请注意，结果中并未排除流量的影响，因为它已经包含在薄热阻值。

客户希望使用CP12 A 12英寸（30.48厘米）冷板（板侧），从12英寸x5英寸（30.48厘米x 12.70厘米）的电子设备中排出1200 W的热量。冷却液为1 gpm（3.785 LPM）水的温度和室温为20°C。客户需要最小的换热器，该换热器将排出该设备产生的1200 W热量，同时保持最高表面温度80°C。

• 步骤1：首先我们确定系统热阻，θ系统：
  
  



• 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冷板和两种不同热交换器/风扇组合的阻力和流速：

表1

流量（gpm）	θ.人物配对关系（CP12）（°C/W）	θ.HX（6110 W / KONA风扇）（°C / W）	θ.HX（6210瓦/马林风机）（摄氏度/瓦）
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显示，CP12/6110组合在2 gpm（0.006+0.042=0.048）下满足0.050°C/W条件

通过将系统视为一个整体，我们开始看到组件之间的权衡，包括流速如何影响换热器的选择。在低流速下，冷板热阻增加。这需要更大的换热器，具有更大的热容量，因此热阻更低。在高流速下，这是可能的请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。