Le matériau d'interface thermique (TIM) est un élément crucial de toute solution de gestion thermique. Comme il ne représente physiquement qu'une petite partie de la plupart des applications, c'est un composant que l'on peut facilement négliger. Mais le matériau d'interface thermique est d'une importance cruciale quant au bon ou mauvais fonctionnement d'un dispositif et de son produit associé.
Une introduction à la perte de charge des liquides et au choix d'une pompe
Les progrès de la technologie ne cessent d'accroître la complexité et la fonctionnalité des nouveaux produits. À mesure que ces produits gagnent en complexité, les fabricants d'équipement d'origine ajoutent davantage de composants pour répondre aux demandes de fonctionnalités croissantes de leurs clients, ce qui entraîne des coûts supplémentaires en termes de matériaux, de fabrication, de complexité logistique et d'assemblage.
Boyd designs thermal systems for maximum performance at a specific flow rate. Un débit trop faible rendra le système moins performant. Le débit est fonction de la perte de charge du système et de la pression de refoulement de la pompe. Cette note d'application explique comment déterminer votre perte de charge et sélectionner une pompe pour votre système. Elle fournit également des conseils sur la façon de minimiser la perte de charge.
Déterminer la perte de charge du système
Le terme « perte de charge » est utilisé pour décrire la pression différentielle qu'un fluide doit dépasser pour circuler dans un système. La perte de charge est le résultat de la pression causée par la résistance de frottement (contraintes de cisaillement) ou d'autres forces (telles que la gravité) agissant sur un fluide. La perte de charge est exponentiellement proportionnelle au débit. Lorsque le débit double, la perte de charge est multipliée par quatre. La perte de charge d'un système est égale à la somme de la perte de charge de chaque constituant du système, ce qui inclut les tuyaux, le ou les composants de refroidissement et toute autre section du système. Afin de déterminer la courbe de perte de charge du système, il convient de calculer et de tracer les pertes de charge à différents débits.
Par exemple, si un système comporte une plaque de refroidissement tubulaire CP10 fixée à un échangeur de chaleur en cuivre 6105 avec 10 pieds de tube 3/8 po, additionnez les courbes de perte de charge CP10, 6105 et du liquide du tuyau. Une valeur de 1-2 psi est une bonne hypothèse pour une chute de pression standard de 10 pieds de tuyau à 1-2 GPM. Lorsque les résultats sont tracés, le graphique doit ressembler à la figure 1.
Choix d'une pompe de système
En général, le débit fourni par une pompe est inversement proportionnel à la pression, ce qui signifie que le débit augmente lorsque la pression diminue (voir figure 2). Afin de sélectionner une pompe avec une pression de refoulement appropriée, la courbe de la pompe fournie par le fabricant doit être reportée sur la courbe de perte de charge du système. Le système fonctionnera à partir de l'intersection des deux courbes. Dans notre exemple, la pompe fonctionnera à 1.6 GPM et 13,5 psi (voir figure 3), car les deux lignes tracées se croisent à ce point.
Si la perte de charge du système est établie à un point donné, la courbe peut être estimée en traçant une ligne droite allant de l'absence de débit et de perte de charge au point de perte de charge connu. L'intersection de la ligne avec la courbe de la pompe fournit une estimation correcte du débit attendu. Dans notre exemple, supposons qu'un nombre de pertes de charge du système égal à 2 GPM et 18 psi est connu (voir figure 4). En utilisant cette méthode, le débit estimé du système est de 1,5 GPM, proche du 1,6 GPM déterminé à l'aide de la méthode la plus exacte.
Réduire au minimum la perte de charge
Dans la plupart des cas, il est souhaitable de réduire le plus possible la perte de charge dans un système. Quelques conseils vous permettant de réduire la perte de charge sont :
- Dans la mesure du possible, réduisez au minimum le nombre de coudes à 90°. Tout comme un coude dans un tuyau d'arrosage, un virage serré provoque une perte de charge.
- Gardez les longueurs de tuyau aussi courtes que possible. Des longueurs de tuyau ou de tube plus importantes créent une plus grande surface en contact avec le fluide et provoquent une résistance de frottement supplémentaire du fluide et une perte de charge.
- Travaillez avec des tuyaux de grand diamètre. Avez-vous déjà tenté de boire à travers un agitateur à café étroit ? Le petit diamètre vous contraint à fournir beaucoup plus d'efforts qu'avec une paille ordinaire.
- Dans la mesure du possible, utilisez un fluide à faible viscosité. La viscosité d'un liquide est sa capacité à s'écouler (pensez à l'eau par opposition à la mélasse). L'utilisation d'un liquide ayant une viscosité élevée aura un effet négatif sur la perte de charge de votre système.
- Les raccords à déconnexion rapide sont à éviter, car ils provoquent souvent des pertes de charge inutiles.
N'oubliez pas l'importance de la perte de charge et faites correspondre la courbe de la pompe à la courbe de perte de charge de votre système. La perte de charge peut être réduite au minimum en supprimant les coudes, en évitant les tuyaux longs et fins et en maintenant le système au même niveau. Suivez ces étapes simples et votre application thermique offrira les performances escomptées.
