Quando il vostro dispositivo presenta molteplici punti caldi e questi sono indipendenti, hanno consumi energetici diversi o richiedono un raffreddamento isolato, una tradizionale piastra a liquido a canale singolo non è più sufficiente. La piastra di raffreddamento a liquido con tubi di rame incorporati e circuiti multipli è la soluzione chiave per risolvere questo problema.

1- Perché scegliere circuiti multipli? Tre scenari che affrontano le criticità

a. Isolare l'interferenza termica, garantire le prestazioni delle unità core

Quando dispositivi diversi come IGBT e diodi, CPU e GPU sono disposti in modo denso, un unico canale di flusso causerebbe una "diafonia" termica, costringendo i dispositivi a bassa temperatura a operare in condizioni di alta temperatura. Il design a circuiti multipli è come fornire a ciascun dispositivo un "climatizzatore dedicato", prevenendo completamente l'interferenza termica e assicurando che ogni unità operi entro il suo intervallo di temperatura ottimale, migliorando così le prestazioni e la stabilità generali del sistema.

b. Realizzare la ridondanza di sistema, creare un'architettura ad alta affidabilità

In campi con requisiti di affidabilità estremamente elevati (come server, stazioni base di telecomunicazione), il guasto di un unico circuito di raffreddamento significa l'arresto del sistema. Il design a circuiti multipli permette di costruire un sistema di raffreddamento ridondante "N+1". Se un circuito dovesse guastarsi inaspettatamente, i circuiti rimanenti possono comunque fornire una capacità di raffreddamento di base, guadagnando tempo prezioso per la manutenzione del sistema, rappresentando la base per un design ad alta disponibilità.

c. Affrontare layout irregolari e esigenze di raffreddamento differenziate

Di fronte a sorgenti di calore disposte in modo irregolare, un unico canale di flusso fatica a garantire un raffreddamento uniforme. I circuiti multipli supportano una progettazione "su misura". È possibile personalizzare in modo flessibile il percorso di ciascun tubo di rame in base alla forma e al layout effettivi delle sorgenti di calore, coprendo con precisione ogni punto caldo con il percorso del flusso ottimale. Allo stesso tempo, si possono configurare circuiti ad alto flusso per i dispositivi ad alto consumo e circuiti a basso flusso per quelli a basso consumo, realizzando un'allocazione ottimale delle risorse di raffreddamento.

Figura 1: Piastra di raffreddamento liquido multi-circuito con tubi in rame incorporati

2- Il cuore della progettazione e della produzione: Come bilanciare prestazioni e affidabilità in uno spazio ridotto?

Nella progettazione multicanale, la distanza tra i canali di flusso è fondamentale per il successo.

a. Limite termico: prevenire il "cortocircuito termico"

Se la distanza tra canali adiacenti è troppo ridotta, anche se i canali sono indipendenti, il calore si trasmetterà rapidamente attraverso il substrato in alluminio interposto, compromettendo notevolmente l'effetto di isolamento. Attraverso simulazioni e test, abbiamo stabilito il principio di una distanza base ≥ 1,5 volte il diametro del tubo per garantire l'indipendenza termica.

b. Linea rossa strutturale: difendere la "linea vitale della pressione di esercizio"

Il substrato in alluminio tra i canali di flusso è l'anello debole per la resistenza alla pressione interna. Una distanza troppo stretta comporta un'insufficiente resistenza della nervatura, con il rischio di rottura per sollecitazioni di pressione. Grazie a simulazioni di stress meccanico, garantiamo che lo stress tra i canali rimanga ben al di sotto del limite di snervamento del materiale in qualsiasi condizione operativa, eliminando alla radice il rischio di "cedimento della piastra".

Figura 2: Piastra di raffreddamento liquido con tubi in rame incorporati

c. Limite tecnologico: garantire una "produzione di precisione"

Distanze ridottissime rappresentano una sfida notevole per gli utensili da fresatura. Basandoci su una solida esperienza produttiva, colleghiamo la distanza al diametro dell'utensile, garantendo, insieme a un processo efficiente, pareti della scanalatura lisce e uniformi, gettando le basi per il successivo corretto annidamento del tubo di rame e una giunzione a bassa resistenza termica.

3- Punti chiave per la realizzazione ingegneristica

Il successo di un design multi-circuito richiede l'attenzione ai seguenti punti fondamentali:

a. Progettazione sinergica

Si raccomanda di integrare il design termico e meccanico già nella fase concettuale, considerando complessivamente il layout dei canali di flusso, la resistenza strutturale e le capacità produttive, per evitare successive modifiche progettuali.

b. Controllo di processo

• Utilizzare fresatura CNC ad alta precisione per garantire le tolleranze della larghezza della scanalatura e la qualità superficiale.

• Impiegare la tecnologia di piegatura dei tubi con mandrino per garantire la pervietà e l'uniformità dello spessore della parete dopo la curvatura del tubo di rame.

• Adottare processi di incorporamento e fissaggio affidabili per prevenire lo spostamento del tubo di rame in condizioni di vibrazione.

c. Verifica e test

Un sistema di test completo include:

• Test di tenuta stagna al 100%

• Test delle caratteristiche portata-caduta di pressione

• Verifica delle prestazioni della resistenza termica

• Test della pressione di scoppio

In sintesi, la piastra di raffreddamento a liquido con tubi di rame incorporati e circuiti multipli è una soluzione potente per risolvere problemi complessi di dissipazione del calore con multiple sorgenti. La chiave del successo risiede nella profonda comprensione della sua logica progettuale e nel trovare il miglior punto di equilibrio tra prestazioni e affidabilità.

Condivideremo regolarmente aggiornamenti e informazioni su tecniche di progettazione termica e alleggerimento, per la vostra consultazione. Grazie per l'interesse verso Walmate.