Plaatindeling
Plaatoppervlaktetemperatuur (2D)
Beweeg over de kaart om de lokale temperatuur af te lezen. Kanaalbanen zijn wit weergegeven.
Componenttemperaturen
Plaat = gemiddeld plaatoppervlak onder de component. TIM ΔT = P × (t/k + contactweerstand) / oppervlak. Behuizing = plaat + TIM ΔT. Junctie = behuizing + P·Rjc.
Debietverdeling over de kanalen
Kanaal 1 ligt het dichtst bij de inlaat. Verdelermodel: wrijving en impuls in de verdelers (drukterugwinning in de inlaatverdeler, extra verlies in de uitlaatcollector) tegenover de drukval van elk kanaal.
Resultaten
Opbouw thermische weerstand
1D-model, gelijkmatige warmte: piekoppervlak → koelmiddelinlaat. Het grootste aandeel is waar verbetering loont.
Opbouw drukval
Aansluitingen, verdelers en bochten zijn schattingen (vaste verliescoëfficiënten).
Warmteafvoer t.o.v. debiet
Drukval t.o.v. debiet
Dimensioneren op een doel
Vindt het laagste debiet, het minste aantal kanalen, de dunste plaat of het warmste koelmiddel dat uw thermische doel nog haalt, eventueel binnen een drukvalgrens. Gebruikt het volledige 2D-model.
Transiënte belasting
Hoe temperaturen zich in de tijd ontwikkelen bij overbelasting, een koude start of een gepulste belasting. De warmtecapaciteit van de plaat volgt uit materiaal en volume; voer de warmtecapaciteit van componenten (modulebodemplaat, batterijcellen) in bij de warmtebronnen. Belastingsfactoren vermenigvuldigen de huidige warmtelast.
Temperaturen
Warmtelast
Parameterstudie
Varieer één invoer over een bereik en zie hoe het resultaat en de drukval reageren. Gebruikt een grover 2D-raster voor snelheid.
Ontwerpvergelijking
Sla maximaal vier varianten op en vergelijk ze naast het huidige ontwerp. De beste waarde per rij is gemarkeerd, en invoer die afwijkt van het huidige ontwerp is aangeduid.
Stapsgewijze berekening
Het 1D-model uitgeschreven: elke formule met de getallen van dit ontwerp ingevuld, in SI-eenheden. Gebruik het om resultaten met de hand te controleren of voor onderwijs.
Methode, aannames & beperkingen
Schatting voor conceptontwerp: een 2D-warmtegeleidingsmodel van de plaat gekoppeld aan 1D-kanaalhydraulica. Reken op ongeveer ±15–30 % t.o.v. CFD- of testgegevens en valideer definitieve ontwerpen met simulatie of meting.
- Warmteoverdracht. Laminair: Shah & London NuH1 en f·Re voor de kanaalverhouding, met een inloopcorrectie volgens Hausen per rechte doorgang. Turbulent: Gnielinski met correctie voor korte kanalen. Re 2300–4000 wordt geïnterpoleerd. Bochten starten de grenslaag opnieuw; versterking door Dean-wervels wordt genegeerd (conservatief).
- 2D-plaatmodel. Het plaatvlak is een raster van maximaal ongeveer 6.000 cellen met geleiding in het vlak door de lokale materiaaldikte. Cellen boven kanalen, aansluitleidingen en verdelers zijn via de wand tot het verwarmde vlak en de vin-gecorrigeerde convectiefilm aan het koelmiddel gekoppeld. Het koelmiddel wordt langs elk kanaalpad gevolgd tot plaat en koelmiddel overeenstemmen. Dit levert de kaart, de piektemperatuur en de componenttemperaturen.
- Componenten. Behuizing = plaat onder de component + P·(t/k + contactweerstand)/A van het TIM. Junctie = behuizing + P·Rjc. Spreiding door de plaatdikte onder kleine bronnen wordt niet gemodelleerd, dus zeer kleine, intense bronnen worden iets te optimistisch berekend.
- Drukval. Schijnbare wrijving volgens Shah (laminair, inloop) en Haaland (turbulent); Darby 3-K voor 180°-bochten; vaste verliescoëfficiënten voor kanaalin-/uitlaat (0,5 + 1,0) en aansluitingen (elk 1,5).
- Debietverdeling. Parallelle indelingen: de verdelers worden opgedeeld in segmenten met wrijving en impuls (de inlaatverdeler wint 1,0×, de uitlaatcollector verliest 2,0× de verandering in snelheidsdruk), in evenwicht met de eigen Δp(q) van elk kanaal. De kanaaldebieten bepalen de verdelerverliezen en de warmteoverdracht van elk kanaal in het 2D-model.
- Pompcurve. Het werkdebiet wordt met bisectie bepaald waar de drukverhoging van de pomp gelijk is aan de drukval van plaat plus rest van het circuit (die schaalt met debiet²).
- Vloeistoffen. Eigenschappen bij de gemiddelde temperatuur. Glycolgegevens naar volume, bij benadering (±5–10 %). Gassen zijn ideaal en in de plaat onsamendrukbaar, bij inlaatdruk.
- Niet gemodelleerd. Straling en vrije convectie, tweefasestroming, turbulatoren en pinvinnen, samendrukbaarheid van gas in de plaat.
- Transiënte belasting: impliciete tijdintegratie (achterwaartse Euler) van hetzelfde 2D-plaatmodel met de warmtecapaciteit van de plaat en eventueel van elke component; het koelmiddel wordt quasi-stationair behandeld omdat het in een fractie van een seconde door de plaat stroomt. Junctie-behuizing- en TIM-lagen hebben geen warmtecapaciteit; hun deel van een belastingswijziging verschijnt direct (conservatief).