Disposición de la placa
Temperatura superficial de la placa (2D)
Pase el cursor sobre el mapa para leer la temperatura local. Los recorridos de los canales se muestran en blanco.
Temperaturas de los componentes
Placa = superficie media de la placa bajo el componente. ΔT del TIM = P × (t/k + resistencia de contacto) / área. Encapsulado = placa + ΔT del TIM. Unión = encapsulado + P·Rjc.
Distribución del caudal entre canales
El canal 1 es el más cercano a la conexión de entrada. Modelo de colectores: fricción y cantidad de movimiento en los colectores (recuperación de presión en el colector de entrada, pérdida adicional en el de salida) frente a la pérdida de presión propia de cada canal.
Resultados
Desglose de la resistencia térmica
Modelo 1D, calor uniforme: superficie más caliente → entrada de refrigerante. La mayor parte indica dónde mejorar.
Desglose de la pérdida de presión
Conexiones, colectores y curvas son estimaciones (coeficientes de pérdida fijos).
Disipación de calor frente a caudal
Pérdida de presión frente a caudal
Dimensionar para un objetivo
Encuentra el caudal más bajo, el menor número de canales, la placa más delgada o el refrigerante más caliente que aún cumple su objetivo térmico, opcionalmente con un límite de pérdida de presión. Usa el modelo 2D completo.
Carga transitoria
Cómo evolucionan las temperaturas en el tiempo durante una sobrecarga, un arranque en frío o una carga pulsada. La capacidad calorífica de la placa se obtiene de su material y volumen; introduzca la de los componentes (placa base del módulo, celdas de batería) en las fuentes de calor. Los factores de carga multiplican la carga térmica actual.
Temperaturas
Carga térmica
Barrido de parámetros
Varíe un dato en un rango y vea cómo responden el resultado y la pérdida de presión. Usa una malla 2D más gruesa para ganar velocidad.
Comparación de diseños
Guarde hasta cuatro variantes y compárelas lado a lado con el diseño actual. El mejor valor de cada fila se resalta y se marcan los datos que difieren del diseño actual.
Cálculo paso a paso
El modelo 1D desarrollado: cada fórmula con los valores de este diseño sustituidos, en unidades SI. Úselo para comprobar resultados a mano o para la docencia.
Método, hipótesis y límites
Estimación para el dimensionado conceptual: un modelo 2D de conducción de la placa acoplado a hidráulica 1D de canales. Cabe esperar aproximadamente ±15–30 % respecto a CFD o datos de ensayo; valide los diseños finales mediante simulación o medición.
- Transferencia de calor. Laminar: NuH1 y f·Re de Shah & London para la relación de aspecto del canal, con una corrección de entrada tipo Hausen por pasada recta. Turbulento: Gnielinski con corrección para conductos cortos. Entre Re 2300 y 4000 se interpola. Las curvas reinician la capa límite; se ignora la mejora por vórtices de Dean (conservador).
- Modelo 2D de placa. La cara de la placa es una malla de hasta unas 6.000 celdas con conducción en el plano a través del espesor sólido local. Las celdas sobre canales, tramos de conexión y colectores se acoplan al refrigerante a través de la pared de la cara calentada y la película convectiva corregida por aleta. El refrigerante se avanza a lo largo de cada recorrido de canal hasta que placa y refrigerante coinciden. Así se obtienen el mapa, la temperatura máxima y las temperaturas de los componentes.
- Componentes. Encapsulado = placa bajo el componente + P·(t/k + resistencia de contacto)/A del TIM. Unión = encapsulado + P·Rjc. No se modela la difusión a través del espesor de la placa bajo fuentes pequeñas, por lo que las fuentes muy pequeñas e intensas resultan algo optimistas.
- Pérdida de presión. Fricción aparente de Shah (laminar, en desarrollo) y Haaland (turbulento); Darby 3-K para curvas de 180°; coeficientes de pérdida fijos para la entrada/salida de canales (0,5 + 1,0) y las conexiones (1,5 cada una).
- Distribución del caudal. Disposiciones en paralelo: los colectores se dividen en segmentos con fricción y cantidad de movimiento (el colector de entrada recupera 1,0× y el de salida pierde 2,0× la variación de presión dinámica), equilibrados frente a la Δp(q) propia de cada canal. Los caudales por canal determinan las pérdidas en los colectores y la transferencia de calor de cada canal en el modelo 2D.
- Curva de bomba. El caudal de funcionamiento se halla por bisección donde el aumento de presión de la bomba iguala la pérdida de presión de la placa más la del resto del circuito (que crece con el caudal²).
- Fluidos. Propiedades a la temperatura media del fluido. Datos de glicoles por volumen, aproximados (±5–10 %). Los gases se consideran ideales e incompresibles dentro de la placa, a la presión de entrada.
- No modelado. Radiación y convección natural, flujo bifásico, turbuladores y pin fins, compresibilidad del gas dentro de la placa.
- Carga transitoria. Integración temporal implícita (Euler hacia atrás) del mismo modelo 2D de placa con la capacidad calorífica de la placa y, opcionalmente, de cada componente; el refrigerante se trata como cuasiestacionario porque atraviesa la placa en una fracción de segundo. Las capas unión-encapsulado y TIM no tienen capacidad calorífica, por lo que su parte de un cambio de carga aparece de inmediato (conservador).