Qu’est-ce qu’un refroidisseur à circulation de liquide thermoélectrique cooler

De nombreuses applications techniques requièrent un circuit de refroidissement fiable respectueux de l’environnement, économique et sans surveillance dans les laboratoires et l’industrie.

Il existe plusieurs technologies pour refroidir une enceinte ou un objet grâce à un liquide : échangeur Peltier, Chiller thermoélectrique ou refroidisseur à compresseur, aussi appelés Liquide cooling systems (LCS).

Nous nous intéressons ici aux enceinte de refroidissement autonomes à liquide. Les autres technologies faisant l’objet d’articles distincts.

Introduction aux systèmes de refroidissement à liquide : la technologie

Pourquoi doit-on dissiper les calories ?

La gestion thermique des composants et systèmes électroniques est de plus en plus complexe. En effet, les densités de puissance des systèmes augmentent, tandis que les facteurs de forme diminuent.

Les ingénieurs doivent désormais tenir compte de la gestion thermique au début du cycle de développement du produit pour s’assurer que l’espace et la puissance sont suffisants pour évacuer la chaleur générée par leur système. Des solutions de gestion thermique simples, comme un mécanisme de ventilateur et de dissipateur de chaleur, ne sont plus viables pour maintenir les systèmes critiques en fonctionnement à des performances optimales. Dans l’environnement d’exploitation complexe d’aujourd’hui, les systèmes de refroidissement liquide doivent dissiper une grande quantité de chaleur dans un environnement électronique dense. Une durée de vie opérationnelle maximale est requise pour réduire au minimum les temps de maintenance et de réparation des systèmes. La stabilisation de la température est devenue particulièrement critique car les systèmes de nouvelle génération nécessitent un contrôle de température plus précis.

Les systèmes de refroidissement à liquide (LCS) sont des unités autonomes qui permettent une recirculation d’un flux à un point de consigne de température prédéfini. Il existe deux types de solutions de refroidissement utilisant des liquides.

• Le premier est un système d’échangeur de chaleur liquide qui refroidit le liquide dans un circuit fermé à la température ambiante. Ce système se compose d’une pompe pour faire circuler le liquide de refroidissement, d’un échangeur de chaleur liquide pour dissiper la chaleur et d’un circuit de liquide pour transférer le flux de la source de chaleur au LCS.
• Le deuxième type est un système à compresseur, ou refroidisseur à recirculation, qui englobe un système de compresseur au lieu de un échangeur de chaleur. Il est utilisé pour refroidir le liquide de refroidissement bien en dessous de la température ambiante et dissiper la chaleur vers l’environnement extérieur.

Des fonctionnalités supplémentaires peuvent être incluses afin de répondre aux différentes spécifications :

• un contrôle de température,
• un contrôle de débit variable,
• une filtration du liquide de refroidissement
• un contrôle de dérivation,

La compatibilité de la sélection des matériaux avec le liquide de refroidissement est également essentielle afin de minimiser la corrosion et d’empêcher les particules oxydées de bloquer ou réduire le flux.

Avantages de l’utilisation d’un refroidisseur à circulation de liquide

Les LCS sont uniques sur le marché de la gestion thermique dans la mesure où ils utilisent un liquide pour refroidir et pour transférer la chaleur. La plupart des ingénieurs sont réticents à utiliser des liquides dans leur électronique, mais si le système est fiable, cela n’est plus un problème, et ces refroidisseurs à circulations présentent plusieurs avantages par rapport aux systèmes conventionnels refroidis par air.

– Capacité de pompage élevée. Les échangeurs de chaleur liquide peuvent réduire la résistance thermique des mécanismes de dissipation des ventilateurs de dissipateur de chaleur conventionnels d’un facteur 10 ou plus. Cela est dû aux médiocres propriétés thermiques de l’air par rapport aux liquides de refroidissement tels que l’eau.

– Densité de flux thermique élevée. Le LCS peut éliminer jusqu’à cinq fois la quantité de chaleur par surface carrée par rapport aux systèmes de refroidissement à air conventionnels. Cela devient avantageux dans l’électronique dense où l’espace est limité pour accueillir un mécanisme de refroidissement par air.

– Flux de la chaleur amélioré. Le refroidisseur à circulation de liquide permet d’intégrer un petit échangeur de chaleur près de la source de chaleur, qui l’achemine ensuite à travers un circuit liquide à l’exterieur. Un système de refroidissement à air conventionnel brasse l’air mais ajoute potentiellement de la chaleur au système à partir d’autres appareils électroniques chauds à proximité.

– Temps de mise en température réduit. Les LCS ont des capacités de refroidissement plus importantes que les mécanismes de dissipateur de chaleur conventionnels avec ventilateur, ce qui réduira le temps nécessaire pour atteindre la température souhaitée

– Réduction du bruit. Les systèmes avec des exigences élevées d’évacuation des calories (1 KW ou plus) nécessiteraient des ventilateurs beaucoup trop grands pour générer le flux d’air nécessaire à la dissipation de la chaleur. Cela rendrait le système de refroidissement à air plus bruyant, et exposerait le système à des vibrations plus élevées et nécessite un facteur de forme plus élevé que celui d’un système par recirculation de liquide.

Applications de refroidissement par liquide

Laird fournit des solutions de refroidissement (grâce à des liquides) robustes pour de nombreuses applications hautes performances des marchés médical, industriel et des semi-conducteurs. Les systèmes sont conçus pour maximiser la stabilisation de la température au-dessus, en dessous ou à une température constante ambiante. Les durées de vie peuvent dépasser 20 ans !

Diagnostic et traitement des soins de santé

• Imagerie médicale
• Lasers médicaux
• Diagnostics cliniques
• Centrifugeuses
• Radiothérapie

Instrumentation industrielle refroidisseur à circulation

• Analyses de sécurité aux rayons X
• Tests non destructifs
• Impression numérique
• Microscope électronique
• Lasers industriels

Fabrication de semi-conducteurs

• Métrologie
• Plasma / Gravure humide
• Lithographie
• Dépôt chimique / physique en phase vapeur
• Processus thermique rapide

Pour toutes vos applications, Laird Thermal Systems, (leader mondial des technologies thermiques), propose des refroidisseurs à circulation de liquide (LCS) personnalisés et autonomes qui permettent un contrôle précis de la température dans les équipements d’imagerie médicale tels que les scanners CT, les scanners TEP et les scanners IRM. 

Les systèmes de refroidissement par circulation de liquide offrent un coefficient de performance (COP) élevé qui garantit un fonctionnement efficace et à faible consommation pour maximiser la disponibilité et optimiser les performances des équipements d’imagerie médicale. Par rapport aux systèmes à compresseur, les systèmes de refroidissement liquide standard et personnalisés offrent un pompage thermique élevé et une densité de flux thermique élevée avec un fonctionnement plus silencieux – le tout dans un système plus petit et plus léger.

Les systèmes d’imagerie médicale fournissent des images détaillées de la structure d’un corps dans plusieurs topographies. Des contrastes détaillés sont visibles entre les différents tissus mous et sont utiles dans l’analyse neurologique, cardiovasculaire et oncologique. Les scanners CT et PET utilisent le rayonnement ionique créé par les rayons X pour capturer des images topographiques, tandis que les appareils d’IRM utilisent des champs magnétiques et radiofréquences. La stabilité de la température est vitale dans les équipements d’imagerie médicale, car les fluctuations de température de fonctionnement de ces machines peuvent affecter considérablement la qualité et la résolution de l’image. refroidisseur à circulation

Dans les CT, PET et autres techniques d’imageries à base de rayons X, les tubes à rayons X dans les systèmes à portique génèrent une grande quantité de chaleur. La charge thermique à dissiper peut atteindre 5 kW. En conséquence, les systèmes de refroidissement par circulation liquide sont souvent le choix préféré pour dissiper la chaleur du tube à rayons X et garantir ainsi la production d’images de qualité. Les appareils d’IRM fonctionnent en générant un très grand champ magnétique à l’aide d’un aimant supraconducteur et de nombreuses bobines de fils à travers lesquelles un courant passe. Le maintien d’un grand champ magnétique nécessite beaucoup d’énergie, générant des quantités importantes de chaleur. Les systèmes de refroidissement liquide de Laird combinent une capacité de pompage thermique élevée et un acheminement thermique supérieur avec une consommation électrique minimale.

De plus, les composants de ces portiques sont soumis à des vitesses de rotation et des forces d’accélération (forces G) très importantes. Avec la technologie brevetée de pompe à vis de Laird, les changements de pression ont peu d’impact sur les performances du LCS, car la pompe déplace facilement les fluides de  viscosité plus élevée sans perte de débit. Le LCS de Laird avec des pompes à vis maintient un débit et une pression constants tout en étant soumis à une contrainte de force G élevée, garantissant des performances appropriées dans ces conditions d’imagerie médicale exigeantes.

Les LCS de Laird offre une conductivité thermique élevée des liquides de refroidissement pour éliminer la chaleur avec un refroidissement rapide. Les systèmes de refroidissement liquide font re-circuler le flux à une température de consigne prédéfinie, tout en dissipant la grande quantité de chaleur générée dans un environnement électronique dense. Un LCS offre une efficacité plus élevée que les échangeurs de chaleur à air et offre un refroidissement plus rapide, un fonctionnement plus silencieux, une fiabilité plus élevée et une disponibilité accrue du système. refroidisseur à circulation

Laird a développé des systèmes de refroidissement liquide autonomes (LCS) qui offrent une stabilisation optimale de la température pour un contrôle plus précis de la température dans les accélérateurs de particules comme les accélérateurs linéaires (LINAC) et les systèmes cyclotron. Les LINAC et les cyclotrons augmentent l’énergie cinétique des particules pour une utilisation dans une variété d’applications, allant des études scientifiques sur la physique des particules à la radiothérapie pour les patients cancéreux. Le contrôle de la température dans les systèmes d’accélérateurs linéaires et de cyclotrons est essentiel pour l’intégrité opérationnelle, la précision des performances et la fiabilité du système.

Un système LINAC est un équipement de radiothérapie à  modulation d’intensité (IMRT) utilisé pour traiter le cancer. L’équipement IMRT nécessite une cohérence thermique pour maintenir l’énergie et la stabilité du faisceau. La cible en tungstène, le guide d’ondes, la chambre d’accélération et les aimants nécessitent tous une gestion thermique pour dissiper l’accumulation de chaleur et maintenir la stabilité de la température pour un fonctionnement optimal. Même l’électronique, les amplificateurs et les blocs d’alimentation nécessitent un refroidissement en raison de la chaleur générée pendant le fonctionnement. Par exemple, certains composants d’un système IMRT, comme la carte de processus, nécessitent un contrôle thermique à environ 0,5 degré C.

Les systèmes à cyclotron, comme les scanners à tomographie par émission de positrons (TEP), nécessitent un refroidissement à la fois de l’équipement du cyclotron qui génère la substance radioactive et des batteries de détecteurs du système d’imagerie. Les amplificateurs, les blocs d’alimentation et la chambre à vide doivent également être refroidis. Pour éviter le bruit dans l’image dû au courant de fuite, les détecteurs doivent être maintenus à une température constante les uns par rapport aux autres.

Les systèmes de refroidissement liquide re-circulent le fluide à une température de consigne prédéfinie, tout en dissipant la grande quantité de chaleur générée dans l’environnement électronique dense des systèmes IMRT et PET. Un LCS offre une efficacité plus élevée que les échangeurs de chaleur à air et offre un refroidissement plus rapide, un fonctionnement plus silencieux, une fiabilité plus élevée et une disponibilité accrue du système.

Laird propose trois types de systèmes de refroidissement liquide pour répondre à la plupart des demandes:

• Configuration liquide-air : water cooler ou oil cooler
• Configuration liquide-liquide
• Système de refroidissement à compresseur.

Selon les exigences du système, des fonctionnalités supplémentaires pour un contrôle précis de la température et un débit de liquide variable, des flux de refroidissement avec inhibiteurs de corrosion et une filtration du liquide de refroidissement sont disponibles. 

Dans les systèmes IMRT et PET, le contrôle de la température de plusieurs circuits de liquide est souvent nécessaire, tout comme une température de fonctionnement élevée. Le contrôle de plusieurs paramètres de pression, de débit et de température peut facilement être intégré dans une conception de système unique.

Étant donné la complexité de certains systèmes IMRT et PET, l’utilisation d’un LCS personnalisé avec des composants plug-and-play peut être une bonne solution. Par exemple, les raccords à connexion rapide permettent un entretien et une maintenance faciles, comme une vidange par le bas pour retirer le liquide de refroidissement par gravité, ou une pompe qui est facile à remplacer pour simplifier la facilité d’entretien. Des configurations de logements personnalisées pour des environnements uniques peuvent également être nécessaires. Laird possède les connaissances nécessaires pour concevoir des systèmes de refroidissement liquide sur mesure pour les applications d’accélérateurs linéaires et de cyclotrons, ainsi que l’expérience pour les prendre en charge et les entretenir.

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agent Laird France contact direct pour le refroidisseur à circulation

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refroidisseur à circulation

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