Lühiülevaade jahutusradiaatori disainist ja valmistamisest

Viimati värskendatud: 09/01;Aeg lugemiseks: 6 minutit

Radikas

Jahutusradiaator on termodünaamiline seade, mis eemaldab soojust mehaanilistest, elektrilistest ja elektroonilistest süsteemidest.Erinevates seadmetes ja masinates on selle seadme või masina funktsionaalsuse säilitamiseks hädavajalik hoida temperatuurivahemik teatud piirides.Siin tuleb mängu jahutusradiaatorite roll.Näiteks teie sülearvuti kopsakas masinad erinevates tööstusharudes peavad oma soojust hajutama.Nii et mõelge, kui laialdaselt seda tänapäeva tehnoloogiamaailmas kasutatakse.Jahutusradiaatorid hajutavad soojust, kandes selle reguleeritud keskkonda, näiteks õhku või vedelikku, ning seejärel seadmest ja ülekandekeskkonnast väljutades.

See artikkel käsitleb lühidaltjahutusradiaatori töö, projekteerimisetapid ja tootmisviisid.

Jahutusradiaatori töö

Fourier' soojusülekande seadus, mis ütleb, et soojus voolab alati kõrge temperatuuri juurest madala temperatuuriga keskkonda, annab aluse jahutusradiaatori toimimisele.Kuigi seadmed toodavad soojust, mis on kuumem kui ümbritsev õhk või vedelik, edastavad nad selle soojuse juhtivuse, konvektsiooni või aeg-ajalt kiirguse teel jahedamale kontaktile.

Vaatame allolevat vooskeemi, et saada selget pilti jahutusradiaatori tööst;

Vooskeem jahutusradiaatori töötamiseks

·   Passiivsed jahutusradiaatorid

Passiivsed jahutusradiaatorid kannavad neeldunud soojuse loomulikult edasi välisõhku ilma jõukonvektsioonita, näiteks ventilaatori või veeringluseta nende ümber.Need on tavaliselt suure kujuga ja sisaldavad väliskeskkonnale avatud uimede massiivi.

·   Aktiivne jahutusradiaator

Aktiivne jahutusradiaator koosneb lisaventilaatorist või puhurist ja vedelikust, mis on seadistatud soojuse eemaldamiseks muul viisil kui loomulikul viisil.See täiendav seadistus suurendab sundkonvektsiooni protsessi kaudu soojuse hajumise protsessi.Näiteks kui ventilaator töötab, suurendab see õhu kiirust ja kannab soojuse kiiresti jahutusradiaatorist ümbritsevasse ümbritsevasse.

Soojustakistuse arvutamine

Jahutusradiaatori projekteerimisel arvutatakse kogu soojustakistus (R_hs) mängib olulist rolli potentsiaalse jõudluse ja tõhususe mõistmisel, seega vaatame, kuidas seda arvutada;

R_hs= (T_j-T_a/P) – (R_th-jc) – R_I

P = kogu hajutatud soojus

T_I= Seadme maksimaalne ühendustemperatuur 0C juures.

R_th-jc= Ühendus korpusega soojustakistus

T_a= Välisõhu temperatuur at⁰C.

R_I= Liidese materjali vastupidavus

R_I= (t/L x L x K_I)

t = liidese materjali paksus

K_I=Liidese materjali soojusjuhtivus

L = soojusallika pikkus

W = soojusallika laius

Jahutusradiaatori disain

Projekteerimisel on mitu etappi.Vaatame neid kõiki lühidalt.

1.          Materjali valik

Soojusjuhtivus on jahutusradiaatori materjali üks olulisi omadusi, kuna see võimaldab soojust kiiresti üle kanda kuumutatud seadme komponendist valamu ja keskkonda.

Kaks peamist materjali, mida jahutusradiaatorite valmistamiseks kasutatakse, on vask ja alumiiniumisulamid.Seda seetõttu, et neil on suurepärased mehaanilised omadused, nagu tugevus, korrosioonikindlus, vastupidavus ja kõrge soojusjuhtivus.Kuigi teemant on üsna kallis, võib see (2000 W/m/k) olla ideaalne materjal suure jõudlusega ja täppiselektroonikaseadmete jahutusradiaatorite jaoks.

Lisaks elektroonikaosadele on vaja soojust hajutada liitium-ioonakud.Sellises olukorras ei pruugi vask või alumiinium olla jahutusradiaatori jaoks optimaalsed materjalid.

Autotööstuse lahendus soojusjuhtimiseks on vapustavama juhtivusega süsinikkiudmaterjal.

2.          Uimede paigutus ja õhuvool

Teine tegur, mis jahutusradiaatori jõudlust mõjutab, on jahutusvedelik, mis mõjutab oluliselt soojuse hajumise kiirust.Seetõttu on jahutusradiaatori ehitamisel oluline arvestada kuju, suurust ja ribide paigutust.Parameetrilise optimeerimise tehnika kasutamine on parim valik ideaalsete parameetriväärtuste leidmiseks, mis vastavad märgitud piirangutele ja saavutavad disainieesmärgid.

• Parandage ribide vahelist ruumi, et parandada õhuvoolu ja vähendada soojustakistust.

• Kuna suurem pindala suurendab juhtivust ja konvektsiooni soojusülekannet, aidates kaasa soojuse hajumisele, kaaluge paksuse ja kõrguse suurendamist.

• Looge väiksem termiline piirkiht ja õhuvoolu suund loodi jahutusradiaatoriga ideaalse nurga all, et suurendada ribi efektiivsust.

• Pärast ribide disaini ettevalmistamist CAD-iga saate selle tõhususe optimeerimiseks simuleerida soojusülekande stsenaariumi.

3.          Jahutusradiaatori kinnitus

See, kuidas valamu on seadme kütteelemendiga ühendatud, mõjutab ka selle toimimist.Valige eraldusvahetükkide, lamedate vedruklambrite, epoksiidi ja termoteibi valikutest parim ühendusmeetod, mis maksimeerib soojuse ülekandekiirust.

4.          Termiline liides

Jahutusradiaatori defektid ja pinnakaredus mängivad rolli soojustakistuse suurendamisel termilise kontaktpinna ja liideserõhu vähenemise tõttu.Selle probleemi lahendamiseks on parim valik termilise liidese materjalid.Vedelate polümeeride, vaha, alumiiniumi, grafiidi ja teipide kasutamine jahutusradiaatori ja seadmete kütteelemendi pinnal vähendab soojustakistust.

5.          Simulatsioon

Disaini simuleerimine on oluline, et näha jahutusradiaatori jõudlust praktiliselt.Arvutisimulatsioon annab idee täiustamiseks ja kinnitab disaini, kas see sobib vajalikele rakendustele või mitte.

Jahutusradiaatori tootmisprotsess

Pärast jahutusradiaatorite kujunduse termilist simuleerimist on see nüüd tootmisse viidud.Vaatame üksikasjalikult erinevaid tootmisprotsesse;

1.          CNC-mehaaniline töötlemine

CNC-töötlusega jahutusradiaator

CNC töötlemineon parim lahendus keeruliste kujundite jahutusradiaatorite tootmiseks.Selline lähenemine annab disaineritele palju paindlikkust.Valamu loomiseks kasutatakse tervet metallist plokki, kus CNC-masinatega lõigatakse vajalikud ribid ja painutatakse ploki aluselt.See on aga aeganõudev ja kulukas meetod.

2.          Ekstrusioon

Üks levinumaid protsesse jahutusradiaatorite tootmiseks onekstrusioon, mis hõlmab plastilise materjali kuumade toorikute pressimist kõrgtugevasse terasvormi, et luua plaadiribid.Neid kasutatakse enamiku jahutusrakenduste jaoks, mis hõlmavad alumiiniumist jahutusradiaatoreid.Loomulikult on jahutusradiaatorite tootmiseks kõige laialdasemalt kasutatav materjal alumiinium.

Ekstrusiooniga valmistatud jahutusradiaator 

See on odav ja lihtne protseduur.Jahutusradiaatoreid saab kasutada erinevates töökeskkondades.Maksimaalse ekstrusioonilaiuse piirangu tõttu ei saa seda siiski kasutada laiade ribidega jahutusradiaatoritega.

3.          Valamine

Castinguga valmistatud jahutusradiaator

Aastalvalaminejahutusradiaatorist,alumiiniumist, vask või tsink on tavalised materjalid.Selle protsessi käigus sulatatakse esmalt valitud materjalide valuplokid ja süstitakse teatud survega jahutusradiaatori stantsi.Pärast süstitud vedela materjali tahkumist matriitsis vabaneb see ja pinna ebatäiuslikkuse kõrvaldamiseks tehakse täiendavat minimaalset töötlemist.Kõige parem on saada keerukaid kujundeid suure täpsusega.

4.          Külm sepistamine

Külmsepistusega jahutusradiaator

See on veel üks ülitäpne tootmisviis alumiiniumi ja selle sulamite jaoks sobivate jahutusradiaatorite jaoks.Kuigi see on kohaldatav ka vase ja pronksi jaoks.Külm sepistamine kasutab äärmist survet ja deformeerib toatemperatuuril metalli kuju, et luua jahutusradiaatori jaoks ümarad ja elliptilised tihvtid.Lisaks kasutatakse seda suure tihedusega ribide tootmiseks, mis suurendavad soojusülekannet kiire õhuvoolu tingimustes.

5.          3D printimine

3D prinditud jahutusradiaator

3D-printimise kui jahutusradiaatorite tootmismeetodi väljatöötamine tulenes tehnoloogia arengust.Pulberkihi sulatamine ja suunatud energiasadestamise tehnoloogiad on jahutusradiaatorite printimisel kaks kõige populaarsemat meetodit.

6.          Tembeldamine

Külmstantsiga valmistatud jahutusradiaator 

Thetembeldaminemeetodit kasutatakse siis, kui on vaja ehitada soojustorud ribide sisse.Seejärel valmistatakse metallribadele vajutades uimed.Juhtudel, kui kasutatakse kiiret stantsimistehnoloogiat, on see eriti tõhus masstootmises.Sellegipoolest on hind kõrge.

Järeldus

Jahutusradiaatorid on mehaaniliste, elektriliste ja elektrooniliste seadmete jaoks hädavajalikud.Selles artiklis olen andnud ülevaate elektroonikaseadmetele keskendunud üksikasjalikust projekteerimisprotsessist ja tootmisest.Jahutusradiaatorite disain mõjutab tugevalt soojuse hajumise kiirust, seega on jõudluse optimeerimiseks ülioluline järgida iga projekteerimisetappi.Lisaks aitab termiline simulatsioon pärast projekteerimist mõista praktilist tööstsenaariumi ja täiustada disaini.

Meil ProleanHubis on enam kui kümneaastase kogemusega disainerid ja arenenud tootmisüksused.Pakume tipptasemel jahutusradiaatorite projekteerimis- ja tootmisteenuseid.Lisaks simuleerivad meie mehaanikainsenerid disaini, et parandada funktsionaalsust ja jõudlust.Lõpuks jälgib meie kvaliteedikontrolli osakond iga tootmisetappi, nii et te ei pea meie teenuse kvaliteedi osas järeleandmisi tegema, kui vajate jahutusradiaatori tootmist, lihtsaltvõta meiega ühendust.

KKK-d

Kuidas ma saan jahutusradiaatorite tõhusust parandada?

Tõhusust saab suurendada mitmel viisil, sealhulgas kuumakindluse vähendamine, ribide suuruse, kuju ja paigutuse optimeerimine ning ribide liidese parandamine.

Mis on jahutusradiaatorite jaoks parim materjal?

Parimad materjalid jahutusradiaatorite jaoks on vask ja alumiiniumisulamid.Kuid jällegi sõltub soojusülekande kiirus jahutusradiaatori konstruktsioonist.

Kuidas jahutusradiaator töötab?

Jahutusradiaatorid on valmistatud kõrge soojusjuhtivusega materjalidest, nagu vask ja ribidega alumiinium.See kinnitub kuumutatud komponentide külge ja neelab soojust.Seejärel hajub neeldunud soojus juhtivuse, konvektsiooni või kiirguse kaudu ümbritsevas keskkonnas.

Millised on jahutusradiaatorite projekteerimise etapid?

Siin on sammud;

1. Materjali valik
2. uimede kuju, suuruse ja paigutuse fikseerimine
3. Kinnitus (jahutusradiaator ja seadme komponent)
4. Uimede termiline liidestamine
5. CAD disaini termiline simulatsioon

Millised on jahutusradiaatori levinumad tootmisviisid?

CNC-mehaaniline töötlemine, valamine, sepistamine, stantsimine ja 3D-printimine on levinud lähenemisviisid.