액체 냉각판은 열 관리 시스템의 핵심 구성 요소이며 전자 제품, EV 차량 및 산업 응용 분야에서 중요한 구성 요소의 열을 방출하는 데 널리 사용됩니다. 다음은 액체 냉각판을 설계할 때 고려해야 할 제조 공정, 액체 냉각판 유형, 설치 및 기타 요소를 자세히 설명하는 포괄적인 가이드입니다. 이는 전기 장비의 열 성능을 향상시키기 위해 액체 냉각판을 맞춤화하는 방법을 보다 포괄적으로 고려하는 데 도움이 될 수 있습니다.
자재 요구 사항
올바른 재료를 선택하는 것은 효율적인 액체 냉각판을 설계하는 첫 번째 단계입니다. 일반적으로 사용되는 재료로는 알루미늄, 구리 등이 있으며, 둘 다 우수한 열전도 특성과 가공성으로 인해 널리 사용됩니다. 알루미늄은 대부분의 응용 분야에 적합한 가볍고 상대적으로 저렴한 옵션입니다. 구리는 더 비싸지만 더 나은 열 전도성을 제공하므로 더 높은 열 효율이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.
알루미늄은 열 전도성, 무게 및 비용 간의 탁월한 균형으로 인해 액체 냉각 시스템에 널리 사용됩니다. 이는 소비자 가전이나 자동차 시스템과 같이 무게와 예산이 주요 고려 사항인 응용 분야에서 특히 인기가 있습니다. 또한, 알루미늄의 전도도는 237W/(m·K)로 대부분의 장비 요구사항도 충족할 수 있습니다.
질량으로 보면 구리의 밀도는 2.7g/cm3(철과 구리의 밀도의 1/3)이고 알루미늄의 밀도입니다. 경량화로 인해 알루미늄은 수냉판, 자동차 엔드 플레이트 등과 같은 자동차 소재에 더욱 널리 사용됩니다.
화학적으로 알루미늄은 내식성이 우수하며, 특히 표면에 치밀한 산화막이 형성되어 내부 금속을 추가 부식으로부터 효과적으로 보호할 수 있습니다.
다양한 알루미늄 프로파일의 유형
다양한 유형의 알루미늄은 주로 구성, 기계적 특성 및 가공 특성에 반영됩니다. 이러한 차이점으로 인해 특정 유형의 알루미늄이 특정 응용 분야 시나리오에 더 적합해졌습니다. 신에너지 차량용 수냉식 플레이트 설계에서는 냉각 시스템의 효율성과 신뢰성을 보장하기 위해 적절한 알루미늄 모델을 선택하는 것이 중요합니다.
-T1(순수 알루미늄):
1050, 1060 등과 같이 알루미늄 함량이 99% 이상이며 전기 및 열 전도성이 좋지만 강도가 낮습니다.
-T2(알루미늄-구리 합금):
2024와 같이 구리를 주요 합금 원소로 사용하여 강도는 높지만 내식성은 좋지 않습니다.
-T3(알루미늄-망간 합금):
3003과 같은 망간 원소를 첨가하면 내식성과 강도가 향상되고 가공 성능이 좋습니다.
-T5(알루미늄-마그네슘 합금):
5052와 같은 마그네슘을 첨가하면 내식성과 강도가 크게 향상되며 특히 우수한 해수 내식성을 요구하는 용도에 적합합니다.
-T6(알루미늄 마그네슘 실리콘 합금):
6061은 우수한 기계적 성질, 내식성 및 용접성을 제공하며 가장 일반적으로 사용되는 구조용 알루미늄 합금 중 하나입니다.
예: EV 차량에 사용되는 알루미늄
신에너지 차량에 수냉식 플레이트를 적용할 때 일반적으로 사용되는 알루미늄 모델은 T6의 알루미늄 6061과 T5의 알루미늄 5052입니다. 이 두 가지 알루미늄 합금은 우수한 종합 특성으로 인해 액체 냉각판 제조에 널리 사용됩니다. 맞춤형 냉각판 제조에 두 가지를 모두 활용하는 주요 이유는 다음과 같습니다.
-6061 알루미늄 합금:
기계적 성질과 용접성이 우수할 뿐만 아니라 내식성도 우수합니다. 특히 열처리 후 항복강도(18,{1}}psi)는 맞춤 설계된 EV의 구조적 강도 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한 60601 알루미늄 합금은 가공성이 우수하여 형상이 복잡한 냉각판의 설계 및 제조에 적합합니다. 그러나 열 부하에 대한 내성은 T6 6061만큼 성능이 좋지 않습니다.
-5052 알루미늄 합금:
특히 해수 및 대기 부식에 대한 내식성이 향상되어 5052가 보다 까다로운 환경 요구 사항이 있는 응용 분야에서 더 나은 성능을 발휘합니다. 기계적 특성과 가공 특성도 아래에 표시된 다양한 응용 분야의 요구 사항에 매우 적합합니다.
냉각판 설계 유형
카이신 알루미늄귀하의 요구 사항에 따라 냉각판을 제조할 수 있습니다. 다음은 귀하의 비즈니스에 적합한 맞춤형 냉각판 설계 유형을 결정할 수 있는 몇 가지 예입니다.
마찰 교반 용접 액체 냉판(FSW)
FSW(마찰 교반 용접) 액체 냉판은 마찰 교반 용접 공정을 활용하여 알루미늄 합금과 같은 재료를 녹이지 않고 결합하는 고급 냉각 설계 공정입니다. 이 기술에는 비소모성 도구(CNC 가공)를 사용하여 용접 지점에서 마찰열과 소성 변형을 발생시켜 용접되는 부품 사이에 고품질의 고체 접합이 생성됩니다. 이 공정은 고전력 전자 장치, EV 차량 및 재생 에너지 시스템과 같은 다양한 응용 분야의 냉각 시스템에 필수적인 구성 요소인 액체 냉각판을 만드는 데 특히 효과적입니다.
FSW 콜드 플레이트의 장점
-우수한 열 성능:FSW는 접합부 전반에 걸쳐 균일하고 강력한 결합을 보장하여 냉각판의 열 전도성과 효율성을 향상시킵니다. 이는 효율적인 열 방출이 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다.
-누수 방지 조인트:FSW 공정의 고체 특성으로 인해 누출 방지 조인트가 형성되므로 누출 무결성이 가장 중요한 액체 냉각 시스템에 이상적인 선택이 됩니다.
-높은 강도와 내구성:용접 공정에서는 기존 용접 기술에서 흔히 발생하는 다공성이나 균열과 같은 결함이 발생하지 않아 더욱 내구성 있고 안정적인 냉각판을 얻을 수 있습니다.
-복잡한 기하학:이 프로세스를 통해 복잡한 모양과 디자인의 용접이 가능하며 냉각판 내에 효율적인 냉각 채널을 생성하여 열 전달을 최적화할 수 있습니다. 즉, CNC 고정밀 가공을 사용하고 어떠한 배치도 하지 않고 내부 채널을 원하는 대로 맞춤 설정할 수 있습니다. 열교환기 내부의 구리 히트파이프.
구리 파이프가 있는 맞춤형 방열판
일반적으로 구리 파이프가 있는 액체 냉각판은 열 산업에서 가장 일반적입니다. 그러나 Kaixin 알루미늄의 열 전문가는 방열판과 냉각판 기술을 결합하여구리 파이프 방열판. 열원에서 열 교환기의 다른 부분으로 열을 효과적으로 전달한 다음, 공기 냉각 또는 냉각판 기술을 통해 열을 전달합니다. 이 설계는 대형 방열판과 액체 냉각판의 지원을 받아 방열 효율을 크게 향상시켜 고전력 컴퓨터 및 EV 배터리 셀 냉각에 매우 적합합니다.
진공 액체 냉각판
그만큼진공 액체 냉각판베이스플레이트와 커버플레이트를 브레이징하여 만든 진공액체냉각판으로 구성된 열관리 솔루션입니다. 이 혁신적인 설계에서는 냉각수 액체가 냉각판에 내장된 채널이나 튜브 내로 흐르고 주변 영역은 진공 상태가 됩니다.
이러한 진공 환경은 냉각판과 냉각 유체 사이의 열 저항을 크게 줄여 열원에서 냉각수로 열을 보다 효과적으로 전달할 수 있습니다. 또한, 진공 환경은 기판 사이의 열 저항을 크게 감소시켜 열원에서 냉각 유체로 열이 보다 효율적으로 전달되도록 합니다.
내장된 구리 튜브가 포함된 액체 냉각판
구리 튜브가 내장된 액체 냉각판은 가장 일반적인 액체 냉각 기술 중 하나입니다. 냉각판 내부의 액체 냉각 파이프를 통해 열 전달이 이루어집니다. 고효율 설계에서는 일반적으로 알루미늄이나 기타 열 전도성 재료로 만들어진 이 냉각 플레이트에 구리 튜브가 내장됩니다. 구리 튜브는 냉각수의 채널 역할을 하여 고전력 냉각 전자 부품이나 기타 열원의 효과적인 열을 튜브 내의 액체로 전달합니다.
제조기술-깊이 매립된 파이프 기술
매립형 튜브 기술은 냉각판 재료 내에 깊은 채널을 가공한 다음 이러한 채널에 구리 또는 기타 유형의 금속 배관을 삽입하여 액체 냉각판을 제조하는 고급 방법입니다. 이 파이프는 냉각판 내부 깊숙이 묻혀 있으며 냉각수가 전자 부품에서 열을 멀리 전달하는 경로를 제공합니다. 구리 및 특정 금속의 높은 열전도율로 인해 이러한 파이프는 열원에서 냉각수로 열을 효율적으로 전달할 수 있어 효율적인 열 방출이 가능합니다.
-얕은 매설 파이프 기술
얕은 매립 파이프 기술은 깊은 매립 냉각판 솔루션과 개념적으로 유사하지만 다양한 요구 사항을 고려하여 채널의 가공 깊이가 깊은 매설 파이프보다 얕습니다(약 5-10mm). 이 기술에는 냉각판 내부의 얕은 채널을 가공하고 그 안에 파이프를 삽입하는 작업이 포함됩니다.
상변화 냉각 기술
상변화(증기실) 냉각판상태전이과정에서 냉각수의 잠열을 이용하여 열을 흡수, 전달하는 효율적인 열관리 방식입니다. 이 과정에서 냉각수는 액체에서 기체 상태로 변화하여 많은 양의 열을 흡수함으로써 전자 장비 또는 기타 열원의 효과적인 냉각을 달성합니다. 이 기술은 높은 열 부하를 처리하거나 컴팩트한 공간에서 효율적인 냉각이 필요한 응용 분야에 특히 유용합니다.
적층형 레이어 기술
여러 개의 얇은 판을 쌓아서 함께 용접하고 각 판에 냉각 채널이 있도록 설계하여 복잡한 3차원 냉각 네트워크를 형성합니다. 이러한 설계를 통해 냉각수가 여러 방향으로 흐르게 되어 방열 효율이 향상됩니다. 액체 냉각판을 제조할 때 액체 냉각 시스템을 유지하려면 용접(예: 레이저 용접 또는 브레이징)이나 특수 열 전도성 접착제를 사용하여 서로 다른 플레이트를 결합하는 것이 중요합니다.
이 공정은 히트파이프의 분포 공간을 크게 활용하며, 서로 다른 재료 간의 특성으로 인해 더 강력한 열 성능을 얻을 수 있습니다. 액체 냉각판 디자인을 설계하기 전에 다음을 수행하십시오.Kaixin 알루미늄 엔지니어에게 문의귀하의 비즈니스와 아이디어에 맞는 맞춤형 냉각판에 대해 알아보세요.
액체 냉각 시스템 설치
장착 방향은 액체 냉각판의 작동 조건에 직접적인 영향을 미칩니다. 설치 방향이 다르면 액체 흐름 속도와 냉각수의 열 전달 효율에 영향을 미칩니다. 따라서 냉각판을 설치할 때 올바른 설치 방향을 선택하는 것이 중요합니다.
-수직 설치:
중력을 활용하여 자연적인 냉각수 흐름을 돕고 냉각수를 펌핑하는 데 필요한 에너지를 줄입니다. 이 설정은 특히 냉각판의 높은 부분에서 냉각수를 보다 균일하게 분포시켜 과열점을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이러한 종류의 설치는 고성능 컴퓨팅 시스템이나 대형 산업 장비와 같이 높이가 제한되어 있지만 너비나 깊이가 충분한 응용 분야에도 특히 적합합니다.
-수평 설치:
수평 설치를 통해 액체 냉각판을 열원 위 또는 아래에 배치할 수 있어 보다 직접적인 열 전달이 용이합니다. 이 방법은 다음과 같이 수직 공간이 제한된 응용 분야에 적합합니다.EV 배터리 팩용 액체 냉각판또는 CPU 냉각 시스템.
-기타 설치 방향:
일부 특수 응용 분야에서는 특정 공간 레이아웃 및 열 관리 요구 사항에 따라 경사 설치 또는 기타 맞춤형 설치가 사용될 수 있습니다. 이러한 유연한 설치는 Kaixin 엔지니어가 냉각을 최적화하는 동시에 사용 가능한 공간을 최대한 활용하는 데 도움이 됩니다. 냉각판 설치에 대한 더 중요한 경험을 얻으려면 당사 엔지니어에게 문의하십시오.
액체 냉각판 러너 설계
러너 레이아웃
균일한 냉각을 위해 흐름 채널은 열원 아래 또는 주변에 고르게 분포되어 모든 영역이 효과적으로 냉각되고 열원을 직접 향하도록 해야 합니다. 그 외에도 레이아웃은 열원의 위치와 직접 정렬되어야 하며, 특히 전력 밀도가 높은 영역의 경우 열 전달 효율을 향상시킬 수 있습니다.
러너 크기
유로의 폭과 깊이는 냉각 요구량과 유량을 기준으로 설계해야 합니다. 지나치게 넓거나 깊은 흐름 채널은 유체 저항을 감소시킬 수 있지만 알루미늄 프로파일의 구조적 강도에도 영향을 미칠 수 있습니다. 당신은 할 수 있습니다CFD 시뮬레이션을 사용하여 냉각판에 가장 적합한 솔루션을 결정하세요., 당사의 열 전문가가 귀하와 몇 가지 경험을 공유하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.
열원 분포
열원의 위치는 액체 냉각판의 흐름 채널 레이아웃을 직접적으로 결정합니다. 효율적인 열 전달을 달성하려면 냉각수가 열원으로 직접 흐르도록 흐름 경로를 설계해야 합니다. 예를 들어, EV 배터리 팩의 중앙에 열원이 위치하는 경우 냉각수를 보장하기 위해 흐름 채널 설계가 중앙 영역에 집중되어야 합니다.
반면, 열원이 가장자리로 분산되는 경우 흐름 채널을 배터리 팩의 가장자리까지 확장해야 합니다.
구조적 회피
액체 냉각판을 설계할 때 흐름 채널의 레이아웃이 냉각판의 고정 또는 장착 구멍에서 적절한 거리를 유지하는지 확인하십시오. 이 디자인은 제조 과정에서 흐름 채널의 손상을 방지하기 위한 것입니다.
안전 거리에 대한 구체적인 요구 사항은 냉각판의 재질 및 가공 방법에 따라 달라질 수 있습니다. 냉각판 제조업체에서 권장하는 최소 안전 거리 지침을 참조하거나 CFD 해석을 시작할 수 있습니다. 일반적으로 이 거리는 적어도 냉각판 재료 두께와 같아야 합니다.
내부 저항 감소
-병렬 흐름 채널 설계
평행 흐름 채널 설계에는 동일한 평면에 여러 채널을 배열하여 냉각수가 이러한 채널을 통해 동시에 흐를 수 있도록 하는 작업이 포함됩니다. 이러한 설계는 유체 흐름을 분산시켜 각 채널의 흐름 속도를 줄여 흐름 저항을 낮추는 데 도움이 됩니다. 병렬 흐름 채널은 시스템의 중복성을 향상시킬 수도 있습니다. 한 채널이 막히거나 누출되더라도 다른 채널은 여전히 냉각 효과를 유지할 수 있습니다. 평행한 흐름 채널을 설계할 때 누출이나 손상을 초래할 수 있는 일부 채널의 과도한 흐름을 방지하기 위해 각 채널의 흐름 분포가 균일하도록 해야 합니다.
- 직렬 흐름 채널 설계
직렬 흐름 채널 설계에는 여러 채널을 순서대로 연결하여 냉각수가 각 채널을 통해 차례로 흐를 수 있도록 하는 작업이 포함됩니다. 이러한 설계는 냉각판 내 유체의 흐름 경로를 확장하여 열원과의 접촉 시간을 늘리고 열교환 효율을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 직렬 흐름 채널의 설계는 전체 흐름 저항을 증가시킬 수 있으므로 흐름 저항을 최소화하기 위해 각 채널의 크기와 모양, 연결을 신중하게 최적화해야 합니다.
표면 처리
표면 처리는 액체 냉각판 설계에 중요한 역할을 합니다. Kaixin 알루미늄은 양극 산화 처리, 전기 도금, 분체 코팅, 부동태화 등 다양한 표면 처리를 제공할 수 있습니다.
아노다이징
아노다이징은 주로 알루미늄 냉동 패널에 사용됩니다. 여기에는 금속 표면을 강하고 부식에 강한 양극 산화 피막으로 전기화학적으로 변환하는 과정이 포함됩니다. 이 산화막은 페인트나 도금처럼 표면에 도포되지 않고 밑에 있는 알루미늄 기재와 완전히 일체화되어 벗겨지거나 벗겨지지 않습니다. 양극 처리된 표면은 열 방출을 개선하고 부식에 강하며 열 인터페이스 재료(TIM)에 더 나은 표면을 제공합니다.
전기도금
전기도금에는 전류를 사용하여 냉각판에 니켈이나 구리와 같은 금속의 얇은 층을 코팅하는 작업이 포함됩니다. 이 방법은 보드의 내식성, 전기 전도성 및 내마모성을 향상시킵니다. 전기도금된 표면은 냉각판의 외관도 향상시킵니다.
분말 코팅
분체도장이란 분체재료를 표면에 분사한 후 열을 가하여 굳혀 표피를 형성하는 건식 마감 공정입니다. 이는 미적인 품질을 위해 사용되며 내구성과 부식 방지 마감을 제공합니다. 파우더 코팅은 다양한 색상과 질감으로 제공되므로 미적 요구 사항에 따라 맞춤화가 가능합니다.
패시베이션
패시베이션은 표면에서 철을 제거하고 자연적으로 부식에 강한 산화 크롬층을 강화하는 스테인리스 스틸 냉각판의 화학적 처리 공정입니다. 이 프로세스는 부식을 방지하고 열악한 환경에서 냉각판을 장기간 사용하는 데 중요합니다.
맞춤형 냉각판이나 표면 처리에 대한 자세한 내용을 알고 싶으시면 당사를 방문하십시오. 상품 목록또는Kaixin 알루미늄에 문의하세요오늘부터 24시간 이내에 다시 말씀드리겠습니다!