산업용 에너지 저장을 위한 냉각판 열 설계 지침
배터리 시스템에서 액체 냉각 작동 유체와 간접적인 접촉을 채우는 데 적합한 금속 라디에이터를 액체 냉각이라고 합니다. 액체 냉각판은 일반적으로 알루미늄 합금 연삭 공구에서 압출되거나 스탬핑된 금속판 또는 튜브로 용접 및 성형됩니다. 수냉식 판 용접에는 브레이징, 마찰 교반 용접, 납땜 없는 브레이징의 세 가지 유형이 있습니다.
브레이징 공정은 전통적인 자동차 라디에이터 용접에 널리 사용됩니다. 액상 브레이징 재료를 사용하여 모재를 적시고 경계면 틈을 메우며 모재와 확산시켜 용접된 부분을 연결합니다. 용접의 장점은 복잡한 구조물을 용접할 수 있고, 용접되는 부분의 두께가 매우 얇을 수 있다는 점입니다. 마찰 교반 용접은 용접 헤드와 공작물 단면 사이의 상호 이동과 마찰에 의해 발생하는 열을 활용하여 끝 부분을 열가소성 상태로 만드는 용접 공정입니다. 이러한 유형의 용접에는 공작물에 충분한 강도가 필요합니다. 브레이징을 기본으로 무재료 브레이징을 개발하여 용접부의 두께와 무게를 최소화할 수 있습니다.
액체 냉각 기술에는 주로 냉각판 액체 냉각, 침지 액체 냉각, 분무 액체 냉각의 세 가지 유형이 포함됩니다. 냉각판 액랭식은 서버 칩 등 발열이 높은 부품의 열을 냉각판을 통해 간접적으로 액체에 전달해 방열하고, 발열이 낮은 부품은 공냉식을 통해 냉각시키는 방식이다. 침수형 액체 냉각은 서버가 냉각수에 완전히 잠기는 방식입니다.
발열체에서 발생된 열은 냉각수로 직접 전달되며, 이는 냉각수의 순환 흐름 또는 증발 응축 상변화를 통해 소산됩니다. 그 중 냉각수의 순환 흐름은 단상 침지액냉각이고, 냉각수의 증발응축 상변화는 상변화 침액냉각이다. 상변화 침지 액체 냉각의 제어는 더욱 복잡하고 더 높은 요구 사항을 요구합니다. 스프레이형 수냉식은 칩 등의 가열 장치에 냉각액을 직접 분사하고, 대류 열전달을 통해 열을 방출해 냉각시키는 방식이다. 현재 냉각판 액체 냉각과 단상 침지 액체 냉각이 주요 형태입니다.
칩 진화 추세에 따라 칩 TDP 설계의 전력 소비는 계속 증가하고 있으며 단일 전력 소비는 350W에 도달하고 단일 전력 소비는 500W에 도달하며 앞으로도 계속 증가할 것입니다. 현재 다양한 액체 냉각 기술은 향후 장기적인 칩 열 방출 요구를 충족할 수 있으며 추가 개선의 여지가 있습니다. 예를 들어, 냉각판 액체 냉각은 접촉 열 저항을 줄일 수 있고, 마이크로채널 설계는 열 전달을 강화할 수 있으며, 침지 및 분무 액체 냉각은 유동장을 개선할 수 있습니다.
냉각수 선택과 관련하여 업계에서는 25% 에틸렌 글리콜 용액, 프로필렌 글리콜 용액, 탈이온수 등과 같은 옵션이 있습니다. 25%의 농도는 일정한 값이 아니며 20%에서 30% 사이일 수 있습니다. 농도가 너무 높아서는 안 되며, 이는 작동 유체의 흐름 및 방열 성능에 영향을 미칩니다. 또한 너무 낮아서는 안 되며, 부동액 및 미생물 억제 역할을 할 수 없습니다. 농도가 20%를 초과하면 에틸렌 글리콜 용액과 프로필렌 글리콜 용액은 미생물에 대해 특정 억제 효과를 가질 수 있습니다. 탈이온수는 우수한 열 전달 성능, 초저 전도성, 성숙한 준비 공정을 갖추고 있으며 무독성이며 안전합니다. 대체 냉각수 중 하나이지만 냉각수 관리에 주의가 필요합니다.
앞으로 열설계 엔지니어들은 기술 진화 방향을 정확하게 파악하고 액체 냉각 응용 분야에 대한 논의와 분석을 적극적으로 수행해야 합니다. 혁신적인 저탄소 개발을 강조하고, 액체 냉각 기술에 대한 연구와 시범 시험을 적극적으로 수행하며, 에너지 저장 열 관리를 위한 효율적이고 안정적인 열 솔루션을 제공합니다.
