Infrardeči pregled grelne plošče kaže skoraj-enotno temperaturno polje, razen enega samega, izrazitega hladno modrega traku, ki poteka neposredno nad notranjim hladilnim kanalom. Grelni elementi ostanejo popolnoma delujoči, vendar lokalizirana toplotna anomalija vztraja v vsakem ciklu in vtisne ponovljiv vzorec napak v obdelane dele.
Učinkovitoodpravljanje težav s ploščo hladne točke nad hladilnim kanalomzahteva razumevanje, kako lahko notranja hladilna geometrija prevladuje nad porazdelitvijo toplote na površini in ustvari lokaliziran toplotni ponor.
Glavni vzrok: Kratek-tokokrog skozi hladilni kanal
Hladilni kanal je namenoma zasnovan kot odvod toplote. Če je nameščen preblizu delovne površine ali nezadostno izoliran od grelnih elementov, lahko ustvari neposredno nizko{1}}uporno toplotno pot.
Hladna točka je toplotna senca, ki jo meče skrita reka hladilne tekočine...
V tem stanju toplotni tok prednostno migrira proti krogu hladne vode, namesto da bi se enakomerno širil po ohišju plošče. Posledica tega je obstojno, lokalizirano hladno območje, ki je neposredno poravnano s položajem kanala.
Ključni dejavniki, ki prispevajo k temu, vključujejo:
Prevelika bližina hladilnega kanala in delovne površine
Grelni elementi, nameščeni za ali zamaknjeni od ravnine hladilnega kanala
Visok pretok hladilne tekočine ali prenizka vstopna temperatura hladilne tekočine
Nezadostno stransko toplotno širjenje znotraj materiala plošče
Toplotno obnašanje in neravnovesje toplotnega toka
V pravilno oblikovani plošči se dovod toplote iz vgrajenih grelnikov enakomerno porazdeli, preden se odvzame z nadzorovanim hlajenjem. Ko je geometrija neuravnotežena, nastane "toplotni kratek-stik".
notriodpravljanje težav s ploščo hladne točke nad hladilnim kanalom, običajno opazimo naslednji mehanizem:
Toplota se vnaša preko uporovnih grelnih elementov
Hladilni kanal deluje kot lokaliziran visoko{0}}prevodni ponor
Črte toplotnega toka se upognejo proti območju hladilnega kanala
Površinska temperatura nad kanalom se nenehno znižuje
Posledica tega je stabilen, ponovljiv hladen trak, ki se ne odziva enakomerno na globalne spremembe nastavljene temperature.
Koraki diagnostičnega ocenjevanja
Toplotno preslikavo in pregled sistema običajno razkrijeta:
Stabilen hladen pas, usklajen z geometrijo hladilnega kanala
Minimalni odziv hladne regije na povečano globalno moč grelnika
Močna korelacija med temperaturo hladilne tekočine in resnostjo hladne točke
Zmanjšan toplotni gradient stran od območja vpliva kanala
Analiza končnih elementov (FEA) se običajno uporablja med potrjevanjem zasnove za simulacijo teh termičnih interakcij-v stabilnem stanju. Modeli FEA lahko prepoznajo toplotne "kratke-stike" pred fizično izdelavo, pri čemer poudarijo neustrezen razmik med grelci, hladilnimi kanali in delovno površino.
Korektivni ukrepi in strategije ublažitve
Strategije sanacije se uporabljajo glede na kompleksnost in sistemske omejitve.
Nastavitev temperature hladilne tekočine
Prvi pristop k ublažitvi vključuje zmanjšanje toplotnega gradienta med ploščo in hladilno tekočino:
Temperatura hladilne tekočine se lahko poveča
Stopnja odvajanja toplote se zmanjša
Intenzivnost mrzlih točk je delno zmanjšana
Ta pristop je običajno omejen z zahtevami procesa in morda ne bo v celoti odpravil napake.
Toplotno ponovno uravnoteženje s prilagoditvijo vira toplote
Če sprememba hladilne tekočine ni zadostna, je treba ponovno oceniti porazdelitev grelnika:
Grelni elementi se lahko premaknejo bližje prizadetim območjem
Lahko se uvedejo dodatne lokalizirane ogrevalne cone
Porazdelitev moči se lahko ponovno uravnovesi, da se nadomestijo izgube,-ki jih povzroči kanal
Te prilagoditve izboljšajo enotnost površine brez strukturnih sprememb.
Strukturna rekonstrukcija in izboljšanje širjenja toplote
Za trajne primere je potrebna fizična prenova ali nadgradnja:
Hladilne kanale je mogoče zamašiti ali prestaviti, kjer je to izvedljivo
Površinska ponovna -obdelava se lahko izvede, da se ponovno vzpostavi ravnina
Za prerazporeditev toplote se lahko dodajo -plasti z visoko prevodnostjo (bakrene ali grafitne plošče).
Površinski premazi se lahko ponovno nanesejo po termični korekciji
Te metode izboljšajo stransko toplotno prevodnost in zmanjšajo lokalne učinke toplotnega odvajanja.
Oblikovanje-Preprečevanje ravni z uporabo toplotnega FEA
Najboljša praksa kaže, da je treba preventivo obravnavati že pri začetnem načrtovanju. Toplotni FEA se uporablja za modeliranje:
Postavitev grelnika glede na geometrijo hladilnega kanala
Porazdelitev toplotnega toka po debelini plošče
Enakomernost-površinske temperature
Občutljivost na spremembe temperature hladilne tekočine
Kritični parameter zasnove:
Razdalja med hladilnim kanalom in ravnino grelnika mora biti zadostna, da prepreči lokalizirano toplotno prevlado
Nepravilna razdalja povzroči vztrajne toplotne gradiente, ki jih ni mogoče v celoti popraviti samo z operativnim prilagajanjem.
Zaključek
Vztrajno hladno mesto nad hladilnim kanalom je klasično neravnovesje toplotne zasnove v sistemih plošč. Učinkovitoodpravljanje težav s ploščo hladne točke nad hladilnim kanalomse doseže z ponovno vzpostavitvijo ravnovesja med vnosom toplote in odvzemom hlajenja, bodisi s prilagoditvijo temperature hladilne tekočine ali strukturno preoblikovanjem notranjih toplotnih poti.
Plošča deluje kot skrbno uravnoteženo bojno polje med ognjem in ledom, hladna točka pa predstavlja območje, kjer zmaguje led. Dolgoročna -stabilnost je dosežena le, če so toplotni viri in hladilni ponori geometrijsko in toplotno usklajeni s premišljeno zasnovo ali potrjeno naknadno opremljanjem.
