Mis juhtub, kui õhumullid satuvad vedelikjahutusplaati?
Kui õhumullid jäävad vedeliku jahutusplaadi sisse, häirivad nad vaikselt soojusülekande tõhusust. Paljud insenerid ignoreerivad neid, kuid see väike probleem võib põhjustada ülekuumenemist või isegi süsteemi rikkeid.
Õhumullid vähendavad jahutusvedeliku ja metallpindade vahelist soojuskontakti, mis vähendab jahutusplaadi võimet soojust edasi anda. See toob kaasa kõrgema temperatuuri ja võimalikud elektroonikakomponentide kahjustused.
Selle küsimuse eiramine on riskantne. Selles postituses selgitan, mis põhjustab õhumulle, kuidas need mõjutavad jahutuse jõudlust ning kuidas neid märgata ja kõrvaldada.
Mis põhjustab õhumulle jahutusplaatides?
Isegi kõige paremini väljatöötatud süsteemid võivad monteerimise või töö ajal õhku kinni püüda. Te ei pruugi neid näha, kuid nende mõju on süsteemi jõudluses tunda.
Õhumullid tekivad tavaliselt täitmisel, mis tuleneb lekkedest, materjali väljavoolust või temperatuurist tingitud mahu muutustest vedelikus.
Õhu sissetungi sagedased põhjused
| Allikas | Kirjeldus |
|---|---|
| Täitmisprotsess | Õhk jääb kinni, kui jahutusvedelikku ei täideta aeglaselt või vaakumis. |
| Tihendite/liitmike lekked | Mikroskoopilised praod või lahtised liitmikud võimaldavad aja jooksul õhku sisse imbuda. |
| Materjalide gaaside väljutamine | Teatud plastid või kummi eraldavad kuumuse mõjul gaase. |
| Soojuspaisumine | Jahutusvedeliku maht muutub koos temperatuuriga, tõmmates kokkutõmbamise ajal õhku sisse. |
Täitmine ilma nõuetekohase ventilatsioonita
Kui süsteemi ei täideta vaakumiga või seda ei kallutata täitmisel korralikult, tekivad õhutaskud. Need taskud jäävad sageli nurkadesse või ribide ümber kinni, kus nad takistavad väljatõrjumist.
Ohutuna näivad lekked
Isegi täpne leke tihendis või torus võib aeglaselt õhku sisse imbuda. Aja jooksul moodustub märkimisväärne mull. Sageli lasevad sellised lekked ka jahutusvedelikku aurustuda, mis raskendab probleemi veelgi.
Enamik õhumulle vedelikjahutusplaatides on põhjustatud tihendite lekkimisest.Vale
Kuigi lekked võivad põhjustada õhu sissetungi, on kehv täitmine ja gaaside väljutamine sageli tavalisemad allikad.
Õhumullid võivad tekkida temperatuurikõikumiste ajal, kui jahutusvedeliku maht väheneb.Tõsi
Kuna jahutusvedelik tõmbub madalamal temperatuuril kokku, võib see õhku sisse tõmmata, kui süsteem ei ole korralikult suletud.
Miks on mullid tulemuslikkusele kahjulikud?
Õhumull võib tunduda väike, kuid selle mõju jahutuse tulemuslikkusele võib olla suur. See muudab soojusprofiili ilma hoiatuseta.
Mullid tekitavad isolatsiooni jahutusvedeliku ja jahutusplaadi seina vahele, häirides soojusvoolu ja tekitades kuumad kohad.
Kuidas õhumullid segavad jahutamist
Õhk on halb soojusjuht. Võrreldes jahutusvedelikega võib õhk isoleerida pindu, takistades nõuetekohast soojusvahetust. Väike mull kõrge temperatuuriga tsoonis, näiteks protsessori või võimsustransistori lähedal, võib põhjustada lokaalset ülekuumenemist.
Soojusülekande koefitsientide võrdlus
| Aine | Soojusjuhtivus (W/m-K) |
|---|---|
| Vesi | ~0.6 |
| Air | ~0.025 |
| Glükool | ~0.25 |
| Vask | ~390 |
Nagu näete, on õhk jahutusvedelikuga võrreldes halb soojusjuht. Isegi väike õhutaskus vähendab oluliselt soojusülekannet. See efekt on halvem mikrokanalite puhul, kus vooluteed on kitsad.
Õhumullidest tulenevad riskid
- Kohalik ülekuumenemine: Kuumad kohad moodustuvad mullilõhnalistes kohtades.
- Vähendatud süsteemi eluiga: Kõrgemad temperatuurid kiirendavad kulumist.
- Termiline tsüklilisus: Ebakorrapärane kütmine/jahutamine pingestab komponente.
- Pumba kavitatsioon: Õhutaskud võivad kahjustada pumba labasid.
Õhumullid vähendavad soojusjuhtivust ja võivad tekitada jahutusplaadil kuumi kohti.Tõsi
Õhk toimib soojusisolaatorina ja häirib vedeliku kontakti kuumutatud pindadega, põhjustades ebaühtlast soojuse hajumist.
Õhumullide olemasolu suurendab jahutusvedeliku soojusülekande võimet.Vale
Õhumullid vähendavad soojusülekannet, sest õhu soojusjuhtivus on palju väiksem kui enamiku jahutusvedelike puhul.
Kuidas tuvastada ja eemaldada kinni jäänud õhku?
Õhumullid ei tee alati müra. Te ei pruugi neid ka näha. Kuid nende soojusjälg võib neid reeta.
Kinnijäänud õhu avastamiseks kasutage soojuskujutust, rõhu jälgimist või visuaalset kontrolli töö ajal. Mullide eemaldamine hõlmab süsteemi kallutamist, tühjendamist või vaakumiga täitmist.
Avastamise meetodid
- Soojuskaamerad: Näita isolatsioonist põhjustatud kuumad kohad.
- Vooluhulgamõõtjad: Vooluhulga vähenemine võib tähendada mullide poolt põhjustatud ummistumist.
- Rõhuandurid: Kiired muutused võivad viidata mulli kokkuvarisemisele.
- Käsitsi kontrollimine: Läbipaistev toru võimaldab visuaalset kontrolli.
Eemaldamistehnikad
- Verejooksu pordid: Laske kinni jäänud õhul pääseda ülal asuvate ventilatsiooniavade kaudu.
- Kallutussüsteem: Asendab mullid väljapääsude suunas.
- Jooksvad pumbad: Ringlus aitab mullidest lahti saada.
- Vaakumtäitmise meetod: Hoiab ära mullide tekkimise algusest peale.
Samm-sammult: Bubble eemaldamine käsitsi: Manuaalne mull eemaldamine
- Lülitage süsteem välja.
- Avage kõrgeim tühjendusklapp.
- Kallutage või raputage süsteemi kergelt.
- Oodake, kuni kogu õhk väljub.
- Vajaduse korral täitke jahutusvedelikku.
- Tihendage uuesti ja käivitage uuesti.
Vaakumtäitmine on kõige tõhusam viis vältida õhumullide tekkimist jahutusvedeliku esmase täitmise ajal.Tõsi
Vaakumiga täitmine eemaldab kogu õhu enne jahutusvedeliku sisestamist, välistades sellega õhutaskute tekkimise võimaluse.
Õhumullid saab hõlpsasti eemaldada lihtsalt pumba kiirust suurendades.Vale
Kuigi voolu suurendamine võib aidata, ei saa see sageli keerulistesse geomeetriatesse kinni jäänud kangekaelseid mullidest lahti.
Millised tehnoloogiad takistavad õhu sissetungi?
Õhu sissetung ei ole lihtsalt konstruktsiooniviga. See on probleem, mida saab lahendada arukate tehnoloogiliste valikute ja disaini parandamisega.
Sellised tehnoloogiad nagu vaakumtäitesüsteemid, õhulõksud, kõrge integreeritavusega tihendid ja mulliandurid võimaldavad vältida või juhtida õhu sissetungi jahutusplaatidesse.
Ennetavad tehnoloogiad
| Tehnoloogia | Funktsioon |
|---|---|
| Vaakumtäitmissüsteem | Tagab õhu puudumise jahutusvedeliku sisestamise ajal |
| Õhulõksud / degaseerijad | Mullide kinnipüüdmine ja väljutamine töö ajal |
| Kõrge integreeritavusega tihendid | Vältida õhu sissetungi aja jooksul |
| Mulliandurid | Tuvastab ja hoiatab lõksu jäänud õhu eest |
Täiustatud süsteemi omadused
Gaasivabastuskambrid
Need on spetsiaalselt projekteeritud alad, kuhu mullid loomulikult tõusevad ja kogunevad ning lõpuks väljuvad. Need paigutatakse madala vooluhulgaga aladele või pumpade lähedusse.
Mullituvastuse andurid
Need kasutavad ultraheli- või optilist tehnikat, et tuvastada õhku jahutusvedelikus. Õhu leidmisel võib süsteem aeglustada, välja lülitada või hoiatada kasutajat.
Materjali valik
Vähese gaasierinevusega materjalide (nagu PTFE, PFA) kasutamine takistab aja jooksul gaasi kogunemist, mis aitab hoida süsteemid pikas perspektiivis mullivabana.
Gaasivabastuskambrite kasutamine süsteemis aitab õhumullid töö käigus kinni püüda ja eemaldada.Tõsi
Gaasivabastuskambrid võimaldavad kinni jäänud õhku koguda ja ventileerida ilma jahutusvedeliku voolu katkestamata.
Silikoonkumm on tihendamiseks ideaalne, sest see takistab igasugust gaasi eraldumist.Vale
Silikoonkumm võib suure kuumuse all tegelikult gaasistuda, mis aitab kaasa õhumullide tekkimisele.
Kokkuvõte
Õhumullid võivad olla nähtamatud, kuid nad ei ole kahjutud. Nad häirivad jahutustõhusust, põhjustavad kuumasid kohti ja lühendavad seadmete eluiga. Mõistes, kuidas need tekivad, ja kasutades nende vältimiseks kaasaegseid tehnoloogiaid, saame projekteerida usaldusväärsemaid ja tõhusamaid vedelikjahutussüsteeme.
