散热器与水冷板
散热器. 一般是通过液体循环来换热的,叫radiator,很多也叫heat exchanger,也就是换热器的意思,比如汽车里边的翅片式散热器; 若是直接与电子元件器件接触而进行散热的装置,此类散热器,一般翻译为cooler, 比如 CPU cooler , 电脑散热器。同时,也有些人把散热片,heatsink , 也叫做散热器。严格来说,散热片是没有风扇的,只是五金制品,风冷散热器是由散热片与风扇组合在一起的。散热器是将设备的热量直接散发在外界。水冷板,国外叫cold plate ,直译叫冷板,国内很多译成water cooling plate, 或liquid cooling plate. 这是一种通过液冷换热的元件,原理是在金属板材内加工形成流道,电子元件安装于板的表面(中间涂装导热介质),冷却液从板的进口进入,出口出来,把元件的发出的热量带走。水冷板流道形成的工艺常见的有:摩擦焊、真空钎焊、埋铜管、深孔钻等。
把散热器理解为换热器的话,那么,散热器+水冷板+水泵+管路,就形成了一个完整的液冷系统。水冷板负责吸收发热件的热量传导到流经液体中,散热器则负责用翅片吸收被加的液体中热量,再通过外界的空气与翅片表面热交换,达到给元器件降温制冷的目的。
水冷散热器的水冷板如何辨别优劣?河南品质水冷板销售
电池组与水冷板
随着现代科技的发展,各种类型电动汽车散热器的正在应用于社会的各个角落。电池包作为电动汽车上装载有电池组的主要储能元件,是电动汽车的关键部件,直接影响到电动汽车的性能。
主动风冷、被动风冷利用空气流动换热,成本低,系统简单,但同时系统密封性差导致升温效率低,同时无法有效均衡温度,受环境温度影响较大。
直冷方案直接在电池附近相变,降温效果比较好,但无法通过相变材料加热,同时对系统控制的要求较高。
液冷系统通过制冷和换热两条回路在满足功能型需求上有一定优势,但同时有成本高、系统复杂等劣势 。
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1 基于液冷电池热管理基本原理
液冷板作为冷却系统的重要组成部件,由于其位置的特殊性,冷却板成为设计过程中的重中之重。液冷板设计不仅需要保证与电芯充分接触,同时考虑液冷板的耐久腐蚀性问题,因此液冷板的材料选择往往成为设计中需要考虑的重要因素。
铝合金是一种导热性好、密度低、强度高的金属,因此在动力电池系统中常常被用做液冷板材料以用于电池内部的散热。乙二醇溶液作为一种主流的冷却液,具有比热容高、冰点低、流动性强和应用成熟的特点,不仅***用于发动机冷却系统,也被用在新能源汽车的热管理系统上,原则上铝合金和冷却液之间不会发生明显的反应。
然而在测试匹配不同接头与液冷板耐久时发现部分试验样品出现了气泡。针对此现象,通过试验的方法对其进行研究,从结果统计的角度总结了反应发生的规律并对其反应原理进行了探究和分析。
水冷散热与风冷散热其本质是相同的,只是水冷利用循环液将CPU的热量从水冷块中搬运到换热器上再散发出去,代替了风冷散热的均质金属或者热管,其中的换热器部分又几乎是风冷散热器的翻版。水冷散热系统的特点有两个:均衡CPU的热量和低噪声工作。由于水的比热容超大,因此能够吸收大量的热量而保持温度不会明显的变化,水冷系统中CPU的温度能够得到好的控制,突发的操作都不会引起CPU内部温度瞬间大幅度的变化,由于换热器的表面积很大,所以只需要低转速的风扇对其进行散热就能起到不错的效果,因此水冷大多搭配转速较低的风扇,此外,水泵的工作噪声一般也不会很明显,这样整体的散热系统与风冷系统相比就非常的安静了。水冷板常见在型号有那些?
为了能提升散热性能,现在即便是入门级的机箱产品也会预留多个风扇安装位,这就给安装一体式水冷提供了很大的便利,不过要想安装顺利,还是要重点关注机箱的兼容性。
首先机箱上的风扇位如果只能安装120mm风扇的话,这就意味着140mm、280mm的水冷排都无法安装,所以大家一定要注意机箱风扇位能够支持的风扇尺寸;其次别看很多机箱前面板有3个120mm风扇位,但很可能装不了360mm水冷排。因为现在机箱采用的都是单个电源仓的结构,前面板的风扇位很可能是2+1的布置,所以只能安装240mm水冷排;因为水冷排一般都做得比较宽厚,装在机箱顶部的时候,水冷排很可能和装有马甲的内存排斥,导致无法安装。像威特力产品在这里进行了优化,水冷排和马甲内存不会排斥。
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小型冲压板与口琴管的时代
随着液冷板市场把眼光投向了更轻便的冲压板和口琴管,钎焊工艺的水冷板登上了历史舞台。先来说说钎焊这个工艺,其
实钎焊在汽车工业应用广且成熟,汽车的前端散热器、冷凝器和板式换热器等都采用此工艺,一般采用3系的铝材在焊
接的位置涂上焊料然后过高温(600℃左右)钎焊炉使焊料融化焊接而成,所以相对来说工序较简单。
虽然他们采用同一种工艺,但是应用上有所区别。冲压板首先要将一块平板冲压出设计好的流道,流道深度一般在2-
3.5mm,在用另一块平板与之焊接在一起,两块板厚可以在0.8-1.5mm不等。
而口琴管之所以叫口琴管是因为流道的横截面类似口琴管形状,当年的宝马i3就是用的口琴管,而特斯拉也一直非常钟情
于口琴管。一般口琴直管方案的两端是集流体起汇流作用,所以内部的流向只能直来直去,并不能像冲压板那样随意设计
,有一定的局限性。
然而,当时的冲压板单板并不大,纯电较大电量的电池包需要6-8块,加上SAE的快插接头与管子,外加支撑泡棉与导热垫
,一套成本得上千,而采用口琴管能便宜30%以上,巨大的成本优势。
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