Updated 10/27/2021
Burring by EE Team
Summarized by ME Team
機櫃電器室散熱模擬與驗證
散熱設計驗證 .V0.2
1.驗證TDK電源供應器運轉8小時後,殼溫溫度不高於70度
以上. (風扇不運作與進/出風口通道阻塞時,殼溫最高72度,請參閱
appendix-2)
2.確認相關溫度係數下的系統是否可以順利運作?
(1) 當機櫃附載7180瓦, 內部平均溫度約35.6度(環境溫度22度時,參考電
源供應器之排氣口溫度)
(2) 機櫃之進氣風扇風速120(m/s); 機櫃之排氣風扇風速 120 (m/s)
(3) 電源供應器之出風口溫度:編號NO.7_TDK最高35.6度
(4) 電源供應器之殼溫:最低溫:編號NO.4_TDK最低殼溫36度;編號
NO.7_TDK最高殼溫37.2度.
3.比對模擬與實際量測數據,得到修正係數
實驗預期
模擬與實測比對
求出修正係數
修正系統設定
PASS
模擬值遍高估
假設將推估值乘上
1/7 倍後,所得之修正值與實測值尚稱接近。
降低風扇功率
,降低噪音
FAIL
模擬值遍低估
假設將推估值乘上
1.25 倍後,
所得之修正值與實測值尚稱接近。
新增中繼風扇
,增加噪音
負載備註:
Power
Supply_NO.1
Power
Supply_
NO.
2
Power
Supply_
NO.
3
Power
Supply_
NO.
4
Power
Supply_
NO.
5
Power
Supply_
NO.
6
Power
Supply_
NO.
7
功率(W) 無負載 1270 無負載 1510 1435 1565 1400
1.熱模擬模型溫度量測點
2. 模型與實測比較/說明
3.結論
3
5
POWER SUPPLY
自帶風扇
POWER SUPPLY熱量 排氣風扇/進氣風扇
進氣風扇(噪音太高,淘汰)
MESH
環境溫度 迭代收斂
環溫
22度
一.一,熱模擬模型溫度量測點
6
量測點B: NO.7_TDK
進氣口
最高溫38.2度
量測點C: NO.2_TDK
進氣口
最低溫35.2度
量測點A: NO.7_TDK
殼溫
最高溫40.8度
量測點D: NO. 2_TDK
殼溫
最低溫37.1度
前視圖
備註:環境溫度22
備註: ICEPAK ID:PW_1027_0103
檔案位址: D:\Frank_0312\A_PLUS_CABINET_Thermal Simulation\0413_thermal_simu\PW_0413_01
量測點G: NO.4_TDK
殼溫
溫度40.3度
一.一,熱模擬模型溫度量測點
7
量測點E: NO.7_TDK
排氣口
最高溫41度
備註:環境溫度22
備註: ICEPAK ID:PW_1027_0103
量測點F: NO.2_TDK
排氣口
最低溫37.2度
後視圖
一.一,熱模擬模型溫度量測點
8
量測點G:排氣口
最高溫約35度
機櫃之進氣口=環溫
最低溫22度
備註:環境溫度22
備註: ICEPAK ID: PW_1027_0103
後視圖
NO. 1 NO. 2 NO. 3
NO. 4 NO. 5 NO. 6
NO. 7
一.二,機櫃溫度量測點
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量測點E:排氣口 量測點A:殼溫
備註:環境溫度30
單顆Power supply
溫度線黏貼位置
量測點B: NO.7_TDK
進氣口
量測點G NO._TDK
殼溫
量測點A: NO.7_TDK
殼溫
量測點D: NO. 2_TDK
排氣口
多顆Power supply編號
與溫度線黏貼位置
量測點E,1.6小時後, Power Supply編號No._7,溫度線位置在出風口,約35.6度
量測點A, 1.6小時後,Power Supply編號No._7,溫度線位置在最熱殼溫點,約37.2度
量測點G, 1.6小時後,Power Supply編號No._4,溫度線位置在外殼溫點,約36度
量測點D, 1.6小時後,Power Supply編號No._2,溫度線位置在外殼溫點,約37.1度
10
一.二,機櫃時間溫度量表
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Power Supply量測點之溫度/時間量表
量測點E量測點D量測點A量測點G
二,模型與機櫃溫度量測點比較*
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模擬 機櫃實測 增(減)額
(C)** 變動率***
量測點 溫度(C) 量測點 溫度(C)
22
(模擬室溫)
A 40.8
22
(實驗室溫度)
A 37.2 -3.6 -8.8%
B38.2
C35.2
D 37.1 D 37.1 00%
E41 E 35.6 -5.4 -5.4%
F 37.2
G 40.3 G 36 -4.3 -4.3%
環境溫度
(Celsius)
類別
環境溫度
(Celsius)
類別
*相對數比較分析法
** 模擬與機櫃實測溫度之差值
***模擬與機櫃實測量測點溫度之差值變動比率
•環境條件相同,表示模擬與實測之環境溫度與風扇風量相同.
•最高溫出風口,實測量測點E, 比模擬溫度高出4.38%.
•最高機殼溫度,實測量測點A, 比模擬溫度低1.3%.
三,結論
1.TDK電源供應器運轉1.6小時後,殼溫溫度不高於70度以上. ->OK
2.確認相關溫度係數下的系統是否可以順利運作?
(1) 當機櫃負載7180瓦, 內部最高溫度37.2度(環境溫度22度) ->環溫低於50度->OK
(2) 進氣風扇風速120(m/s); 排氣風扇風速 120 (m/s) ->OK
(3) TDK電源供應器出風口溫度(NO.7_TDK最高35.6度)低於50度->OK
(4) 編號NO.4_TDK最低殼溫36度;編號NO.7_TDK最高殼溫37.2度.
低於70度-->OK
3.比對模擬與實際量測數據後,最高溫發生在電源供應器編號No._7,發
現實測溫度比模擬溫度低5.4%~8.8%.
4.當環境溫度30度,風扇與進/出風口阻塞情況下,電源供應器模擬出最
高殼溫等於72度,推測環溫約52度,將使power效率驟降,請參閱
Appendix-2.
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Q/A
14
Appendix
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Appendix 1-當進風口風扇損壞,並且排氣口風扇損
壞,但是進風口通暢/出風口通暢
模型設定:封閉空間,有空氣自然對流
Power supply最高殼溫:約62.5度
風場
Power supply
溫度分布圖
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Appendix 2-當進風口風扇損壞,並且排氣口風扇損
壞,而且進風口封閉/出風口封閉--->將導致過熱
模型設定:封閉空間,無空氣對流
Power supply最高殼溫:約72度(達到電源供應器
效率驟降之溫度點)
Power supply 溫度分布圖,環溫30度
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datasheet from:
https://www.arrow.com/en/products/tps-3000-
24/tdk-lambda-americas
根據原廠說明, 殼溫與出風口溫度差20度.
因此當殼溫70度時,排氣溫度50度.所以定義電
源供應器效率驟降之溫度點等於殼溫70度.
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Appendix 3-除濕芯功能驗證(tested by EE Team)
排濕過成中,因為機櫃
金屬材質,水氣在金屬
表面結露
軟體濕度監控,從
94%降至31%
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Appendix 5-機櫃設計參考(廠商:漢唐)
RIGHT VIEWFRONT VIEW
電器箱
雷射光學
防潮室
20
Appendix 5-機櫃設計參考(廠商:漢唐)
LEFT VIEWBACK VIEW
散熱
對流孔
UI WATER
INLET/OUT
LET PORTS
FOR LASER
COOLING
