Usa ka Mubo nga Pagrepaso sa Disenyo ug Paggama sa Heat Sink

Katapusang gi-update:09/01;Oras sa pagbasa: 6 min

Pag-init sa kainit

Ang heat sink usa ka thermodynamic device nga nagtangtang sa kainit gikan sa mekanikal, elektrikal, ug elektronik nga mga sistema.Sa lainlaing mga aparato ug makina, hinungdanon nga ipadayon ang sakup sa temperatura sa usa ka piho nga limitasyon aron mapadayon ang pagpaandar sa kana nga aparato o makina.Dinhi ang papel sa mga heat-sink moabut sa pagdula.Pananglitan, ang bug-at nga makinarya sa imong laptop sa lainlaing mga industriya kinahanglan nga mawala ang kainit niini.Busa hunahunaa kung unsa kini ka kaylap nga gigamit sa kalibutan sa teknolohiya karon.Ang mga heat sink nagwagtang sa kainit pinaagi sa pagbalhin niini ngadto sa usa ka regulated nga medium, sama sa hangin o likido, dayon gipapahawa gikan sa apparatus ug sa pagbalhin nga medium.

Kini nga artikulo sa mubo nga moadto pinaagi sapagtrabaho sa heat sink, mga lakang sa disenyo, ug mga pamaagi sa paggama.

Pagtrabaho sa Heat Sink

Ang Fourier nga balaod sa pagbalhin sa kainit, nga nag-ingon nga ang kainit kanunay nga nagaagay gikan sa usa ka taas nga temperatura ngadto sa usa ka ubos nga temperatura nga medium, naghatag og pundasyon kung giunsa ang usa ka heat sink naglihok.Samtang ang mga himan nagpatunghag kainit, nga mas init kay sa naglibot nga hangin o likido, ilang gibalhin kana nga kainit pinaagi sa conduction, convection, o usahay radiation ngadto sa mas bugnaw nga kontak.

Atong tan-awon ang flow-chart sa ubos alang sa usa ka tin-aw nga hulagway sa heat-sink nga nagtrabaho;

Flow-chart para sa pagtrabaho sa heat-sink

·   Passive heat sinks

Ang mga passive heat sink natural nga nagbalhin sa nasuhop nga kainit sa hangin sa palibot nga wala’y kusog nga convection, sama sa usa ka fan o sirkulasyon sa tubig sa ilang palibot.Kini kasagarang dagko ug porma ug adunay fin array nga naladlad sa gawas nga palibot.

·   Aktibo nga heat sink

Ang aktibo nga heat sink naglangkob sa dugang nga fan o blower ug likido nga gipahimutang aron makuha ang kainit gawas sa natural nga pamaagi.Kini nga dugang nga setup nagdugang sa proseso sa pagwagtang sa kainit pinaagi sa pinugos nga proseso sa kombeksyon.Pananglitan, sa diha nga ang fan naglihok, kini nagdugang sa hangin velocity ug sa madali pagbalhin kainit gikan sa heat sink ngadto sa ambient nga palibot.

Pagkalkula sa thermal resistance

Atol sa Pagdesinyo sa usa ka heat sink, ang kalkulasyon sa kinatibuk-ang thermal resistance (R_hs) adunay importante nga papel sa pagsabot sa potensyal nga performance ug efficiency, mao nga atong tan-awon kon sa unsang paagi kini mahimong kalkulado;

R_hs= (T_j-T_a/P) – (R_ika-jc) – R_I

P = Kinatibuk-ang nawala nga kainit

T_I= Pinakataas nga temperatura sa junction sa aparato sa 0C.

R_ika-jc= Junction sa kaso nga thermal resistance

T_a= Ambient nga temperatura sa hangin sa⁰C.

R_I= Pagsukol sa materyal nga interface

R_Ako= (t/L x W x K_I)

t = gibag-on sa interface nga materyal

K_I= Thermal conductivity sa interface nga materyal

L = Gitas-on sa tinubdan sa kainit

W = Gilapdon sa tinubdan sa kainit

Disenyo sa Heat Sink

Adunay daghang mga lakang sa pagdesinyo.Atong tan-awon ang matag usa kanila sa mubo.

1.          Pagpili sa materyal

Ang thermal conductivity usa sa hinungdanon nga mga kinaiya sa usa ka materyal nga heat sink tungod kay gitugotan niini ang paspas nga pagpasa sa kainit gikan sa usa ka sangkap nga gipainit sa aparato hangtod sa lababo ug sa palibot.

Ang duha ka pangunang materyales nga gigamit sa paghimo sa mga heat sink mao ang copper ug aluminum alloys.Kini tungod kay sila adunay maayo kaayo nga mekanikal nga mga kalidad sama sa kalig-on, resistensya sa kaagnasan, kalig-on, ug taas nga conductivity sa kainit.Bisan pa, bisan kung kini medyo mahal, ang diamante (2,000 W / m / k) mahimo nga sulundon nga materyal alang sa mga heat sink sa high-performance ug tukma nga mga elektronik nga aparato.

Gawas pa sa mga bahin sa elektroniko, ang mga baterya sa lithium-ion nga nagpatunghag kainit kinahanglan.Sa ingon nga sitwasyon, ang tumbaga o aluminyo mahimong dili ang labing maayo nga mga materyales alang sa heat sink.

Ang solusyon sa industriya sa automotiko alang sa pagdumala sa kainit usa ka labi ka katingad-an nga conductivity nga carbon fiber nga materyal.

2.          Paghan-ay sa mga palikpik ug pag-agos sa hangin

Ang laing butang nga nakaapekto sa performance sa heat sink mao ang coolant medium, nga dakog epekto sa rate sa heat dissipation.Busa, sa diha nga ang pagtukod sa usa ka init sink, porma, gidak-on, ug fin nga kahikayan mao ang importante nga mga aspeto nga tagdon.Ang paggamit sa parametric optimization technique mao ang pinakamaayong opsyon sa pagpangita sa sulundon nga parameter values ​​nga mohaum sa gipahayag nga mga pagdili ug pagkab-ot sa mga tumong sa disenyo.

• Pauswaga ang wanang tali sa mga kapay aron mapauswag ang pag-agos sa hangin ug makunhuran ang resistensya sa thermal.

• Tungod kay ang usa ka mas dako nga lugar sa nawong nagdugang sa conduction ug convection heat transfer, nga nagtabang sa pagwagtang sa kainit, hunahunaa ang pagdugang sa gibag-on ug gitas-on.

• Paghimo og mas gamay nga thermal boundary layer, ug ang direksyon sa airflow gidisenyo sa usa ka sulundon nga anggulo nga adunay heat sink aron madugangan ang kahusayan sa fin.

• Pagkahuman sa pag-andam sa disenyo sa mga kapay gamit ang CAD, mahimo nimong i-simulate ang senaryo sa pagbalhin sa kainit aron ma-optimize ang kahusayan niini.

3.          Pagdugtong sa heat-sink

Ang paagi nga ang lababo konektado sa elemento sa pagpainit sa aparato makaapekto usab kung unsa kini ka maayo.Pilia ang labing maayo nga paagi sa pagkonektar nga nagpadako sa rate sa pagpasa sa kainit gikan sa mga standoff spacer, flat spring clips, epoxy, ug mga kapilian sa thermal tape.

4.          Thermal nga interface

Ang mga depekto ug kabangis sa nawong sa heat sink adunay papel sa pagdugang sa thermal resistance tungod sa pagkunhod sa thermal contact area ug interface pressure.Aron mabuntog kini nga isyu, ang mga materyales sa thermal interface mao ang labing kaayo nga kapilian.Ang paggamit sa mga likido nga polimer, talo, aluminyo, graphite, ug mga teyp sa ibabaw sa heat sink ug elemento sa pagpainit sa mga himan makapamenos sa thermal resistance.

5.          Simulation

Ang simulation sa Disenyo mahinungdanon aron makita ang performance sa heat-sink nga halos.Ang Computer Simulation naghatag sa ideya alang sa pag-uswag ug nagpamatuod sa Disenyo kung kini angay ba alang sa gikinahanglan nga mga aplikasyon o dili.

Proseso sa Paggama alang sa Heat Sink

Pagkahuman sa thermally simulating sa Disenyo sa mga heat sink, karon kini nahimo na alang sa produksiyon.Atong tan-awon ang lainlaing proseso sa paggama sa detalye;

1.          CNC-Machining

Ang heat sink nga gihimo gamit ang CNC machining

CNC machiningmao ang labing kaayo nga pamaagi alang sa paghimo sa heat-sink alang sa komplikado nga mga porma.Kini nga pamaagi naghatag daghang kadali sa mga tigdesinyo.Usa ka bug-os nga bloke sa metal ang gigamit sa paghimo sa lababo diin ang gikinahanglan nga mga kapay giputol sa mga makina sa CNC ug gibawog gikan sa base sa bloke.Bisan pa, kini usa ka us aka oras ug taas nga gasto nga pamaagi.

2.          Extrusion

Usa sa labing kasagaran nga mga proseso alang sa paghimo og mga heat sink mao angextrusion, nga naglakip sa pagpindot sa init nga billet sa ductile nga materyal ngadto sa high-strength steel die aron makamugna og plate fins.Gigamit kini alang sa kadaghanan nga mga aplikasyon sa pagpabugnaw nga naglambigit sa mga aluminum heat sink.Siyempre, ang aluminyo mao ang labing kaylap nga gigamit nga materyal alang sa paghimo sa heat sink.

Ang heat sink nga gihimo gamit ang Extrusion 

Kini usa ka dili mahal ug prangka nga pamaagi.Ang mga heat sink mahimong magamit sa lainlaing mga operating environment.Apan, tungod sa maximum extrusion width restriction, dili kini magamit sa mga heat sink nga adunay lapad nga kapay.

3.          Pag-cast

Ang heat sink nga gihimo gamit ang Casting

Diha sapaghulmasa heat sink,aluminyo, tumbaga, o zinc mao ang komon nga mga materyales.Niini nga proseso, ang mga ingot sa pinili nga mga materyales una nga natunaw ug gi-inject sa die sa heat-sink nga adunay gamay nga pressure.Human mapalig-on ang gi-injected nga liquid nga materyal sa die, kini mapagawas, ug dugang gamay nga machining ang gihimo aron mawagtang ang bisan unsang pagkadili-hingpit sa nawong.Labing maayo nga makakuha og komplikado nga mga porma nga adunay taas nga lebel sa katukma.

4.          Bugnaw nga pagpanday

Ang heat sink nga gihimo gamit ang bugnaw nga pagpanday

Kini usa pa ka taas nga katukma nga pamaagi sa paghimo alang sa mga heat sink nga angay alang sa aluminyo ug mga haluang metal niini.Bisan pa, kini magamit usab alang sa tumbaga ug bronse.Ang bugnaw nga pagpanday naggamit sa grabeng presyur ug nag-deform sa metal nga porma sa temperatura sa lawak aron makahimo og lingin ug elliptical nga mga pin para sa heat sink.Dugang pa, gigamit kini sa paghimo og mga kapay nga adunay taas nga densidad, nga makapauswag sa pagbalhin sa kainit sa mga kondisyon sa high-speed nga airflow.

5.          3D nga pag-imprenta

3D nga giimprinta nga Heat Sink

Ang pag-uswag sa 3D nga pag-imprenta isip usa ka pamaagi sa paghimo og mga heat sinks miresulta sa pag-uswag sa teknolohiya.Ang powder bed fusion ug gitumong nga mga teknolohiya sa pagdeposito sa enerhiya mao ang duha ka pinakapopular nga pamaagi sa pag-imprenta sa mga heat sink.

6.          Pagpatik

Ang heat sink nga gihimo gamit ang bugnaw nga Stamping 

AngpagpatikAng pamaagi gigamit kung diin kinahanglan ang paghimo sa mga tubo sa init sa sulod sa mga kapay.Dayon, pinaagi sa pagpindot sa metal strips, ang mga kapay gihimo.Sa mga kaso kung ang high-speed stamping nga teknolohiya gigamit, kini labi ka epektibo alang sa paghimo sa masa.Bisan pa, taas ang presyo.

Konklusyon

Ang mga heat sink kinahanglanon sa mekanikal, elektrikal, ug elektronik nga mga himan.Sa kini nga artikulo, akong gitan-aw ang detalyado nga proseso sa pagdesinyo ug paghimo nga naka-focus sa mga aparato sa elektroniko.Ang Disenyo sa mga heat sink dako kaayog impluwensya sa heat dissipation rate, mao nga ang matag disenyo nga lakang importante nga sundon para sa pag-optimize sa performance.Dugang pa, ang thermal Simulation pagkahuman sa pagdesinyo makatabang nga masabtan ang praktikal nga senaryo sa pagtrabaho ug mapaayo ang Disenyo.

Dinhi sa ProleanHub, kami adunay mga tigdesinyo nga adunay kapin sa usa ka dekada nga kasinatian ug mga advanced nga yunit sa paghimo.Naghatag kami og top-notch nga heat sink designing ug manufacturing services.Dugang pa, gisundog sa among mga inhenyero sa makina ang Disenyo aron mapaayo ang pagpaandar ug pasundayag.Sa katapusan, ang among departamento sa pagkontrol sa kalidad nag-monitor sa matag lakang sa paghimo, aron dili nimo kinahanglan nga ikompromiso ang among kalidad sa serbisyo, kung kinahanglan nimo ang paghimo sa heat sink,kontaka mi.

Mga FAQ

Unsaon nako pagpauswag ang kaepektibo sa mga heat sink?

Ang kahusayan mahimong madugangan sa daghang mga paagi, lakip ang pagkunhod sa resistensya sa kainit, pag-optimize sa gidak-on sa palikpik, porma, ug kahikayan, ug pagpaayo sa interface sa palikpik.

Unsa ang labing maayo nga materyal alang sa mga heat sink?

Ang labing kaayo nga mga materyales alang sa mga heat sink mao ang tumbaga ug aluminyo nga mga haluang metal.Sa makausa pa, bisan pa, ang rate sa pagbalhin sa kainit nagsalig sa Disenyo sa heat sink.

Sa unsang paagi naglihok ang heat sink?

Ang mga heat sink gihimo gikan sa taas nga thermal conductivity nga mga materyales sama sa tumbaga ug aluminyo nga adunay mga kapay.Kini gilakip sa gipainit nga mga sangkap ug mosuhop sa kainit.Dayon ang masuhop nga kainit mawala sa palibot pinaagi sa conduction, convection, o radiation.

Unsa ang mga lakang sa disenyo alang sa mga heat sink?

Ania ang mga lakang;

1. Pagpili sa materyal
2. pag-ayo sa porma, gidak-on, ug paghan-ay sa mga kapay
3. Pag-ayo sa pagkadugtong (Heat sink ug sangkap sa aparato)
4. Thermal Interfacing sa mga kapay
5. Thermal Simulation sa disenyo sa CAD

Unsa ang kasagaran nga mga pamaagi sa paggama alang sa heat sink?

Ang CNC machining, casting, forging, Stamping, ug 3D printing kay kasagarang mga pamaagi.