Кароткі агляд дызайну і вытворчасці радыятараў

Апошняе абнаўленне:09/01;Час чытання: 6 хвілін

Радыятар

Цеплаадвод - гэта тэрмадынамічная прылада, якая адводзіць цяпло ад механічных, электрычных і электронных сістэм.У розных прыладах і машынах вельмі важна падтрымліваць тэмпературны дыяпазон у пэўных межах, каб падтрымліваць функцыянальнасць гэтай прылады або машыны.Тут уступае ў ролю цеплаадвод.Напрыклад, магутная тэхніка вашага ноўтбука ў розных галінах павінна адводзіць цяпло.Так што падумайце, наколькі шырока ён выкарыстоўваецца ў сучасным свеце тэхналогій.Цеплаадводы рассейваюць цяпло, перадаючы яго ў рэгуляванае асяроддзе, напрыклад, паветра або вадкасць, а затым выкідваюць з прылады і асяроддзя перадачы.

Гэты артыкул коратка разгледзімпраца радыятара, этапы праектавання і вытворчыя падыходы.

Праца радыятара

Закон цеплаперадачы Фур'е, які абвяшчае, што цяпло заўсёды перацякае ад асяроддзя з высокай тэмпературай да асяроддзя з нізкай тэмпературай, забяспечвае аснову функцыянавання цеплаадвода.У той час як прылады выпрацоўваюць цяпло, якое больш гарачае, чым навакольнае паветра або вадкасць, яны перадаюць гэтае цяпло шляхам праводнасці, канвекцыі або часам выпраменьвання да больш халоднага кантакту.

Давайце паглядзім на блок-схему ніжэй, каб атрымаць дакладную карціну працы радыятара;

Блок-схему працы радыятара

·   Пасіўныя цеплаадводы

Пасіўныя цеплаадводы натуральным чынам перадаюць паглынутае цяпло ў навакольнае паветра без прымусовай канвекцыі, напрыклад, вентылятара або цыркуляцыі вады вакол іх.Звычайна яны маюць вялікую форму і ўтрымліваюць масіў плаўнікоў, якія падвяргаюцца ўздзеянню знешняга асяроддзя.

·   Актыўны радыятар

Актыўны радыятар складаецца з дадатковага вентылятара або паветранадзімалкі і вадкасці, настроенай для адводу цяпла, акрамя натуральнага падыходу.Гэтая дадатковая ўстаноўка павялічвае працэс рассейвання цяпла за кошт працэсу прымусовай канвекцыі.Напрыклад, калі вентылятар працуе, ён павялічвае хуткасць паветра і хутка перадае цяпло ад радыятара ў навакольнае асяроддзе.

Разлік тэрмічнага супраціўлення

Пры праектаванні цеплаадвода праводзіцца разлік поўнага цеплавога супраціву (R_hs) гуляе важную ролю ў разуменні патэнцыйнай прадукцыйнасці і эфектыўнасці, так што давайце паглядзім, як гэта можна разлічыць;

R_hs= (Т_j-T_a/P) – (Р_th-jc) – Р_I

P = агульнае рассейваецца цяпло

T_I= Максімальная тэмпература спалучэння прылады пры 0C.

R_th-jc= Цеплавое супраціўленне злучэння з корпусам

T_a= Тэмпература навакольнага паветра пры⁰C.

R_I= Супраціў матэрыялу інтэрфейсу

R_я= (т/Д х Ш х К_I)

t = таўшчыня матэрыялу інтэрфейсу

K_I= Цеплаправоднасць матэрыялу інтэрфейсу

L = Даўжыня крыніцы цяпла

W = Шырыня крыніцы цяпла

Дызайн радыятара

Ёсць некалькі этапаў праектавання.Давайце коратка разгледзім кожны з іх.

1.          Падбор матэрыялу

Цеплаправоднасць з'яўляецца адной з найважнейшых характарыстык матэрыялу радыятара, таму што яна дазваляе хутка перадаваць цяпло ад нагрэтага кампанента прылады да ракавіны і навакольнага асяроддзя.

Двума асноўнымі матэрыяламі, якія выкарыстоўваюцца для вырабу цеплаадводаў, з'яўляюцца сплавы медзі і алюмінія.Гэта таму, што яны валодаюць выдатнымі механічнымі якасцямі, такімі як трываласць, устойлівасць да карозіі, даўгавечнасць і высокая цеплаправоднасць.Аднак, нягледзячы на ​​тое, што ён даволі дарагі, алмаз (2000 Вт/м/к) можа быць ідэальным матэрыялам для радыятараў у высокапрадукцыйных і дакладных электронных прыладах.

У дадатак да частак электронікі, літый-іённыя батарэі вырабляюць цеплаадвод неабходна.У такой сітуацыі медзь або алюміній не могуць быць аптымальнымі матэрыяламі для радыятара.

Рашэнне аўтамабільнай прамысловасці для кіравання цяплом - гэта вугляроднае валакно з больш высокай праводнасцю.

2.          Размяшчэнне рэбраў і паток паветра

Яшчэ адным фактарам, які ўплывае на прадукцыйнасць радыятара, з'яўляецца астуджальная вадкасць, якая істотна ўплывае на хуткасць рассейвання цяпла.Такім чынам, пры будаўніцтве радыятара важна ўлічваць форму, памер і размяшчэнне рэбраў.Выкарыстанне метаду параметрычнай аптымізацыі з'яўляецца найлепшым варыянтам для пошуку ідэальных значэнняў параметраў, якія адпавядаюць заяўленым абмежаванням і дасягнуць мэтаў праектавання.

• Палепшыце прастору паміж рэбрамі, каб палепшыць паток паветра і паменшыць цеплавое супраціўленне.

• Паколькі большая плошча паверхні павялічвае цеплаправоднасць і канвекцыю, спрыяючы рассейванню цяпла, падумайце аб павелічэнні таўшчыні і вышыні.

• Стварыце меншы цеплавы памежны пласт, і кірунак паветранага патоку быў распрацаваны пад ідэальным вуглом да радыятара, каб павялічыць эфектыўнасць рэбры.

• Пасля падрыхтоўкі канструкцыі рэбраў з дапамогай САПР вы можаце змадэляваць сцэнар цеплаабмену, каб аптымізаваць яго эфектыўнасць.

3.          Мацаванне радыятара

Спосаб злучэння ракавіны з награвальным элементам прылады таксама ўплывае на яе працу.Выберыце найлепшы спосаб злучэння, які максімальна павялічвае хуткасць перадачы цяпла, з дапамогай распорных пракладак, плоскіх спружынных заціскаў, эпаксіднай смалы і тэрмастужкі.

4.          Тэрмаінтэрфейс

Дэфекты і шурпатасць паверхні цеплаадвода гуляюць ролю ў павелічэнні цеплавога супраціву за кошт памяншэння плошчы цеплавога кантакту і ціску на падзеле паверхні.Для вырашэння гэтай праблемы найлепшым выбарам з'яўляюцца цеплавыя матэрыялы.Выкарыстанне вадкіх палімераў, воску, алюмінія, графіту і стужак на паверхні радыятара і награвальнага элемента прыбораў зніжае цеплавое супраціў.

5.          Мадэляванне

Мадэляванне канструкцыі важна для віртуальнага прагляду працы радыятара.Камп'ютэрнае мадэляванне дае ідэю для паляпшэння і пацвярджае дызайн, ці падыходзіць ён для неабходных прыкладанняў ці не.

Вытворчы працэс для радыятара

Пасля тэрмічнага мадэлявання дызайну радыятараў, цяпер ён перададзены для вытворчасці.Давайце падрабязна разгледзім розныя вытворчыя працэсы;

1.          Апрацоўка з ЧПУ

Цеплаадвод зроблены з ЧПУ

Апрацоўка з ЧПУгэта лепшы падыход для вытворчасці радыятараў для складаных формаў.Такі падыход дае вялікую гнуткасць дызайнерам.Цэлы металічны блок выкарыстоўваецца для стварэння ракавіны, дзе неабходныя плаўнікі выразаюцца з дапамогай станкоў з ЧПУ і выгінаюцца ад падставы блока.Аднак гэта працаёмкі і дарагі метад.

2.          Экструзія

Адным з найбольш распаўсюджаных працэсаў вытворчасці цеплаадводаў з'яўляеццаэкструзія, які ўключае прэсаванне гарачых нарыхтовак з пластычнага матэрыялу ў высокатрывалую сталёвую плашку для стварэння пласцін.Яны выкарыстоўваюцца для большасці прыкладанняў астуджэння з алюмініевымі радыятарамі.Вядома, алюміній з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным матэрыялам для вытворчасці радыятараў.

Цеплаадвод зроблены з дапамогай экструзіі 

Гэта недарагая і простая працэдура.Цеплаадводы можна выкарыстоўваць у розных працоўных умовах.Аднак з-за максімальнага абмежавання па шырыні экструзіі яго нельга выкарыстоўваць з радыятарамі з шырокімі рэбрамі.

3.          Кастынг

Цеплаадвод зроблены з ліцця

У стліццёрадыятара,алюміній, медзь або цынк з'яўляюцца агульнымі матэрыяламі.У гэтым працэсе зліткі выбраных матэрыялаў спачатку плавяцца і ўпырскваюцца ў матрыцу радыятара з некаторым ціскам.Пасля таго, як уведзены вадкі матэрыял зацвярдзее ў штампе, ён вызваляецца, і праводзіцца дадатковая мінімальная механічная апрацоўка, каб ліквідаваць любыя недахопы паверхні.Лепш за ўсё атрымліваць складаныя формы з высокай ступенню дакладнасці.

4.          Халодная коўка

Цеплаадвод выраблены метадам халоднай кавання

Гэта яшчэ адзін высокадакладны падыход да вытворчасці цеплаадводаў, прыдатных для алюмінія і яго сплаваў.Хоць гэта таксама дастасавальна для медзі і бронзы.Халодная коўка выкарыстоўвае надзвычайны ціск і дэфармуе металічную форму пры пакаёвай тэмпературы, каб стварыць круглыя ​​і эліптычныя штыфты для радыятара.Акрамя таго, з яго вырабляюць рэбры высокай шчыльнасці, якія павялічаць цеплааддачу ва ўмовах высакахуткаснага паветранага патоку.

5.          3D друк

3D-друкаваны радыятар

Развіццё 3D-друку як метаду вытворчасці цеплаадводаў стала вынікам тэхнічнага прагрэсу.Тэхналогіі парашковага плаўлення і накіраванага нанясення энергіі з'яўляюцца двума найбольш папулярнымі метадамі друку цеплаадводаў.

6.          Штампоўка

Цеплаадвод зроблены з халоднай штампоўкі 

Theштампоўкаметад выкарыстоўваецца там, дзе неабходна пабудаваць цеплавыя трубкі ўнутры рэбраў.Затым шляхам прэсавання металічных палос вырабляюць плаўнікі.У тых выпадках, калі выкарыстоўваецца тэхналогія высакахуткаснай штампоўкі, яна асабліва эфектыўная для масавага вытворчасці.Тым не менш цана высокая.

Заключэнне

Цеплаадводы неабходныя ў механічных, электрычных і электронных прыладах.У гэтым артыкуле я падрабязна апісаў працэс праектавання і вытворчасці электронных прылад.Канструкцыя цеплаадводаў моцна ўплывае на хуткасць рассейвання цяпла, таму для аптымізацыі прадукцыйнасці важна выконваць кожны этап праектавання.Акрамя таго, цеплавое мадэляванне пасля праектавання дапамагае зразумець практычны працоўны сцэнар і палепшыць дызайн.

Тут, у ProleanHub, у нас ёсць дызайнеры з больш чым дзесяцігадовым вопытам і перадавымі вытворчымі падраздзяленнямі.Мы прапануем першакласныя паслугі па праектаванні і вытворчасці радыятараў.Акрамя таго, нашы інжынеры-механікі мадэлююць дызайн для паляпшэння функцыянальнасці і прадукцыйнасці.Нарэшце, наш аддзел кантролю якасці кантралюе кожны этап вытворчасці, таму вам не трэба ісці на кампраміс з якасцю нашых паслуг, калі вам патрэбна вытворчасць радыятараў, простазвяжыцеся з намі.

Частыя пытанні

Як я магу павысіць эфектыўнасць радыятараў?

Эфектыўнасць можа быць павялічана некалькімі спосабамі, у тым ліку памяншэннем тэрмаўстойлівасці, аптымізацыяй памеру, формы і размяшчэння плаўнікоў і паляпшэннем інтэрфейсу рэбраў.

Які лепшы матэрыял для радыятараў?

Лепшымі матэрыяламі для радыятараў з'яўляюцца сплавы медзі і алюмінія.Зноў жа, хуткасць цеплааддачы залежыць ад канструкцыі радыятара.

Як працуе радыятар?

Цеплаадводы зроблены з матэрыялаў з высокай цеплаправоднасцю, такіх як медзь і алюміній з рэбрамі.Ён прымацоўваецца да нагрэтых кампанентаў і паглынае цяпло.Затым паглынутае цяпло рассейваецца ў навакольным асяроддзі праз праводнасць, канвекцыю або выпраменьванне.

Якія этапы праектавання цеплаадводаў?

Вось крокі;

1. Падбор матэрыялу
2. фіксацыя формы, памеру і размяшчэння плаўнікоў
3. Мацаванне мацавання (радыатар і кампанент прылады)
4. Цеплавое спалучэнне рэбраў
5. Цеплавое мадэляванне САПР

Якія агульныя падыходы да вытворчасці радыятара?

Апрацоўка з ЧПУ, ліццё, коўка, штампоўка і 3D-друк - агульныя падыходы.