最新的电气化趋势推动产品包含更强大、更紧凑的电气组件,这带来了额外的热管理挑战,以保持或提高性能、可靠性和使用寿命。产品设计师和制造商需要保持优化的热源温度,以确保这些设备高效运行并长期保持可靠性。优化器件温度的一种方法是通过有效的热管理。
什么是热管理?
热管理 是管理系统内热量以确保高效和安全运行的过程。通过设计和实施利用传导、对流和辐射的技术,热管理通过去除或散发多余的热量来帮助调节设备或系统温度。
热管理对于许多设备和系统类型都是必不可少的,包括电子设备、车辆、发电厂、成像系统和高性能计算系统。如果没有适当的热管理,这些设备可能会过热,从而导致性能降低、使用寿命缩短和对组件的潜在损坏。
有效的热管理技术(如散热器、风扇、液体冷却系统和热界面材料)使设备和系统能够安全运行、发挥最佳性能并延长使用寿命。
热管理技术
大多数系统使用热管理技术的组合,因此这些解决方案根据系统中使用的初级冷却方法进行分类。分类通常基于工作流体和冷却系统中的对流类型。
空气冷却、液体冷却和两相冷却
热管理解决方案根据所使用的工作流体分为 空气冷却、液体冷却和两相冷却。虽然空气冷却通常是最简单、最具成本效益的解决方案,但液体冷却和两相冷却解决方案可提供更高效的传热,更适合高性能应用。
但是, 液体冷却 在兼容性和维护方面可能存在潜在复杂性,并且两相冷却解决方案可能需要额外的设计考虑来管理气液界面。最佳热管理解决方案取决于特定的应用需求以及性能、成本和复杂性之间的权衡。
导热冷却
不使用任何流体的系统被视为 传导冷却解决方案。这些热管理解决方案依靠材料的导热性来有效地将热量从源头带走。大多数空气、液体和两相系统在其组件内都有一定程度的热传导,但更多地依赖流体运动来转移热量。自然对流和强制对流
根据对流类型,热管理解决方案分为自然对流(被动解决方案)或强制对流(主动解决方案)。自然对流依靠热源周围的空气或液体的自然流动来散热,这是由于热源与周围环境之间的温差而发生的。而强制对流使用风扇或鼓风机、泵或其他机械装置使空气或液体在热源周围循环,从而增强传热并提高冷却效率
风冷和两相冷却利用主动和被动配置,但液体冷却解决方案主要是主动解决方案。
为什么热管理很重要?
将热管理纳入设计流程有助于避免昂贵的重新设计或维修。 医疗、 航空航天、 国防和 eMobility 等行业对热管理有严格的监管要求。不遵守这些要求会导致法律后果、罚款甚至生命损失。
低效的热管理会导致能耗增加,这不仅会影响设备的性能和使用寿命,还会对环境产生负面影响。这是数据中心和高功率计算等行业的主要设计重点。通过在设计设备时考虑热管理,可以最大限度地降低能耗,从而生产出更可持续的产品。
触摸温度是影响产品用户体验的重要因素。如果设备或组件太热而无法触摸,则会对最终用户造成灼伤或其他伤害的风险。这也可能导致负面媒体报道、对品牌价值的潜在损害以及其他法律责任。
总体而言,热管理应成为设计过程不可或缺的一部分,以确保可靠和安全的运行、符合法规要求、节省成本、环境可持续性和品牌声誉。
Boyd 在热管理解决方案方面的差异
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