Les waterblocks à microstructures – Page 8

L’emploi des microcanaux, et surtout la présence d’une résistance calorifique importante, vont avoir pour conséquence de ne pas donner à la surface en contact avec le core la température la plus froide et homogène possible. Il existe plusieurs méthodes pour réduire le fait que le fluide fasse grimper la température des parois, au fur et à mesure qu’on se rapproche de la sortie de l’échangeur. On va en détailler quelques unes ci-dessous.

Pour uniformiser la température de la base et réduire l’influence du réchauffement du fluide, on peut employer des microcanaux dits à « contre-courant ». L’écoulement du canal supérieur va tout simplement à l’envers, donc à contre-courant, de celui du bas. Le fluide froid qui arrive du canal supérieur va avoir tendance à refroidir le fluide du canal inférieur à l’endroit où il est le plus chaud. Les 2 flux contraires vont se partager la puissance à dissiper, ce qui réduit la différence de température sur les parois et à la sortie. La mise en oeuvre d’un tel écoulement est néanmoins difficile puisqu’il faut que les 2 canaux soient indépendants, pour que le fluide de l’un ne va pas dans l’autre, tout en étant reliés évidemment à la même entrée et sortie du bloc… Quelques différentes configurations possibles ci-dessous :

Le moins performant est évidemment le simple canal puisqu’il encaisse à lui seul toute la puissance, donc la différence de température entrée-sortie est élevée. Le co-courant, créé par la superposition de 2 canaux identiques (style Atotech), permet d’abaisser cette différence puisque l’on a 2 fois plus de fluide qui traverse les canaux avec 2 fois plus de surface. Le contre-courant est quant à lui légèrement plus homogène que tout le reste. En imaginant la superposition de plusieurs canaux à contre-courant, en hauteur, on peut raisonnablement penser que la répartition de température sur la base sera de plus en plus homogène et froide, chaque canal annulant en quelque sorte le réchauffement de son voisin. On peut effectuer l’assemblage de simples canaux à contre-courant sur une seule épaisseur également comme ce qui suit pour avoir un design un peu plus performant :

On peut mixer toutes les solutions sur plusieurs étages, mais ça devient compliqué à concevoir et il faut pouvoir apprécier le gain, si gain il y a… Il y a enfin la solution d’amener le fluide directement au centre de la source chaude, ce qui peut être une solution très intéressante suivant la taille de l’échangeur car ce n’est pas toujours possible.