Bero-hustugailuaren diseinuari eta fabrikazioari buruzko berrikuspen laburra

Azken eguneratzea:09/01;Irakurtzeko denbora: 6 min

Bero-husketagailua

Bero-husketa sistema mekaniko, elektriko eta elektronikoetatik beroa kentzen duen gailu termodinamikoa da.Hainbat gailu eta makinatan, ezinbestekoa da tenperatura-tartea muga zehatz baten barruan mantentzea gailu edo makina horren funtzionaltasunari eusteko.Hemen berogailuen papera sartzen da jokoan.Esate baterako, zure ordenagailu eramangarriak industria ezberdinetako makineria astunak beroa xahutu behar du.Beraz, pentsa zenbateraino erabiltzen den gaur egungo teknologiaren munduan.Bero-hustugailuek beroa xahutzen dute erregulatutako medio batera transferituz, hala nola, airea edo likidoa, eta gero aparatutik eta transferentziako mediotik kanporatzen dute.

Artikulu hau labur-labur azalduko dabero-hustugailuaren lanketa, diseinu-urratsak eta fabrikazio-ikuspegiak.

Bero-Hondagailuaren funtzionamendua

Bero transferentzien Fourier-legeak, beroa beti tenperatura altu batetik tenperatura baxuko medio batera isurtzen dela dioenaren oinarria ematen du bero-hustugailuak nola funtzionatzen duen.Gailuek beroa sortzen duten bitartean, hau da, inguruko airea edo likidoa baino beroagoa dena, bero hori eroankortasunez, konbekzioz edo noizean behin erradiazioz transferitzen dute kontaktu freskoago batera.

Begira dezagun beheko fluxu-diagrama bero-hustugailuaren funtzionamenduaren irudi argia lortzeko;

Bero-hustugailua lantzeko fluxu-diagrama

·   Bero-hustugailu pasiboak

Bero-hustugailu pasiboek modu naturalean transferitzen dute xurgatutako beroa inguruneko airera indar konbekziorik gabe, hala nola haizagailu bat edo haien inguruan uraren zirkulazioa.Hauek normalean forma handikoak izan ohi dira eta kanpo-ingurunera begira dagoen hegats-matrize bat dute.

·   Bero-husketa aktiboa

Bero-husketa aktiboa hurbilketa naturala ez den beroa kentzeko konfiguratutako haizagailu edo puzgailu gehigarriz eta likidoaz osatuta dago.Konfigurazio gehigarri honek beroa xahutzeko prozesua areagotzen du behartutako konbekzio-prozesuaren bidez.Esate baterako, haizagailuak funtzionatzen duenean, airearen abiadura handitzen du eta bero-hustugailutik ingurunera beroa azkar transferitzen du.

Erresistentzia termikoaren kalkulua

Bero-husketa baten diseinuan zehar, erresistentzia termiko osoaren kalkulua (R_hs) ezinbestekoa da errendimendu potentziala eta eraginkortasuna ulertzeko, beraz, ikus dezagun nola kalkula daitekeen;

R_hs= (T_j-T_a/P) – (R_th-jc) – R_I

P= xahututako bero osoa

T_I= Gailuaren juntura-tenperatura maximoa 0C-tan.

R_th-jc= Karkasaren arteko lotura-erresistentzia termikoa

T_a= Giroko airearen tenperatura at⁰C.

R_I= Interfaze-materialaren erresistentzia

R_I= (t/L x W x K_I)

t = interfazearen materialaren lodiera

K_I=Interfaze-materialaren eroankortasun termikoa

L = Bero iturriaren luzera

W = Bero iturriaren zabalera

Bero-Hondagailuaren diseinua

Diseinuan hainbat urrats daude.Ikus ditzagun labur-labur horietako bakoitzari.

1.          Materialaren hautaketa

Eroankortasun termikoa bero-hustugailuaren materialaren funtsezko ezaugarrietako bat da, berotutako gailuaren osagai batetik konketara eta ingurunera beroa azkar transmititzeko aukera ematen duelako.

Bero-hustugailuak egiteko erabiltzen diren lehen bi materialak kobrea eta aluminiozko aleazioak dira.Hau da, ezaugarri mekaniko bikainak dituztelako, hala nola, indarra, korrosioarekiko erresistentzia, iraunkortasuna eta bero-eroankortasun handia.Hala ere, nahiko garestia den arren, diamantea (2.000 W/m/k) material aproposa izan daiteke errendimendu handiko eta doitasun handiko gailu elektronikoetan bero-hustugailuetarako.

Elektronika zatiez gain, litio-ioizko bateriak beroa xahutzea beharrezkoa da.Egoera horretan, baliteke kobrea edo aluminioa ez izatea bero-hustugailurako material egokiena.

Automozio industriak beroa kudeatzeko duen irtenbidea karbono-zuntz eroankortasuneko material bikaina da.

2.          Hegatsak antolatzea eta aire-fluxua

Bero-hozkailuaren errendimenduari eragiten dion beste faktore bat hozte-erdibidea da, eta horrek nabarmen eragiten du beroaren xahupen-tasa.Hori dela eta, bero-husketa bat eraikitzerakoan, forma, tamaina eta hegatsaren antolaketa kontuan hartu beharreko alderdi garrantzitsuak dira.Optimizazio parametrikoko teknika erabiltzea aukerarik onena da adierazitako murrizketekin bat datozen parametroen balio idealak aurkitzeko eta diseinu-helburuak lortzeko.

• Hobetu hegatsen arteko espazioa aire-fluxua hobetzeko eta erresistentzia termikoa murrizteko.

• Azalera handiagoak eroankortasuna eta konbekzioa bero-transferentzia handitzen duelako, beroa xahutzen lagunduz, kontuan hartu lodiera eta altuera handitzea.

• Sortu muga-geruza termiko txikiagoa, eta aire-fluxuaren norabidea angelu ezin hobean diseinatu zen bero-hustugailuarekin hegatsaren eraginkortasuna areagotzeko.

• Hegats diseinua CAD bidez prestatu ondoren, bero-transferentziaren eszenatokia simula dezakezu bere eraginkortasuna optimizatzeko.

3.          Bero-hustugailuaren eranskina

Konketa gailuaren berogailu-elementuarekin konektatzeko moduak ere eragina du nola funtzionatzen duen.Aukeratu bero-transmisio-tasa maximizatzen duen konektatze-metodorik onena bereizgailuetatik, malguki lauetatik, epoxitik eta zinta termikoetatik.

4.          Interfaze termikoa

Bero-hustugailuaren akatsek eta gainazaleko zimurtasunak erresistentzia termikoa handitzeko zeresan handia dute, kontaktu termikoaren eremuaren eta interfazearen presioaren jaitsieraren ondorioz.Arazo hau gainditzeko, interfaze termikoko materialak dira aukerarik onena.Polimero likidoak, argizaria, aluminioa, grafitoa eta gailuen berogailuaren eta berogailuaren gainazalean zintak erabiltzeak erresistentzia termikoa murrizten du.

5.          Simulazioa

Diseinuaren simulazioa esanguratsua da bero-hustugailuaren errendimendua birtualki ikusteko.Ordenagailuaren simulazioak hobekuntzarako ideia ematen du eta Diseinua eskatzen diren aplikazioetarako egokia den edo ez baieztatzen du.

Bero-Hondagailuaren Fabrikazio-prozesua

Bero-hustugailuen Diseinua termikoki simulatu ondoren, orain produkziorako jarri da.Ikus ditzagun hainbat fabrikazio prozesu zehatz-mehatz;

1.          CNC-Mekanizazioa

CNC mekanizazioarekin egindako dissipazioa

CNC mekanizazioaforma konplexuetarako bero-hustugailuak fabrikatzeko hurbilketarik onena da.Ikuspegi honek malgutasun handia ematen die diseinatzaileei.Metalezko bloke oso bat erabiltzen da konketa sortzeko, non beharrezkoak diren hegatsak CNC makinekin mozten diren eta blokearen oinarritik tolesten diren.Hala ere, denbora asko eta kostu handiko metodoa da.

2.          Estrusioa

Bero-hustugailuak ekoizteko prozesu ohikoenetako bat daestrusioa, material harikorreko totxo beroak erresistentzia handiko altzairuzko trokeletan sakatzean, plaka-hegatsak sortzeko.Hozte-aplikazio gehienetarako erabiltzen dira aluminiozko bero-husketarekin.Noski, aluminioa da bero-hustugailuaren ekoizpenerako gehien erabiltzen den materiala.

Estrusioarekin eginiko dissipazioa 

Prozedura merke eta erraza da.Bero-hustugailuak funtzionamendu-ingurune ezberdinetan erabil daitezke.Hala ere, estrusioaren zabalera maximoaren murrizketa dela eta, ezin da hegats zabalak dituzten bero-hustugailuekin erabili.

3.          Galdaketa

Casting-ekin egindako dissipazioa

urteangaldaketaberogailuarena,aluminioa, kobrea edo zinka dira ohiko materialak.Prozesu honetan, hautatutako materialen lingoteak lehenik urtu eta bero-hustugailuaren trokelean injektatzen dira presio pixka batekin.Injektatutako material likidoa trokelean solidifikatu ondoren, askatzen da, eta gutxieneko mekanizazio gehiago egiten da gainazaleko akatsak kentzeko.Hobe da forma konplexuak zehaztasun handiarekin lortzea.

4.          Forja hotzean

Forjaketa hotzean egindako beroa

Aluminiorako eta bere aleazioetarako egokiak diren bero-hustugailuetarako doitasun handiko fabrikazio-ikuspegi bat da.Hala ere, kobrea eta brontzea ere aplikagarria da.Forjatze hotzak muturreko presioa erabiltzen du eta metal forma deformatzen du giro-tenperaturan, bero-husketarako pin biribilak eta eliptikoak sortzeko.Horrez gain, dentsitate handiko hegatsak ekoizteko erabiltzen da, eta horrek bero-transferentzia hobetuko du abiadura handiko aire-fluxuaren baldintzetan.

5.          3D inprimaketa

3D inprimatutako Bero-Hondagailua

3D inprimaketaren garapena bero-hustugailuak ekoizteko metodo gisa aurrerapen teknologikoaren ondorio izan zen.Hauts-ohearen fusioa eta energia zuzendutako metaketa-teknologiak dira bero-hustugailuak inprimatzeko bi metodo ezagunenak.

6.          Estanpazioa

Estanpazio hotzarekin egindako beroa 

Theestanpazioametodoa erabiltzen da hegats barruan bero-hodiak eraiki behar direnean.Ondoren, metalezko zerrendak sakatuz, hegatsak sortzen dira.Abiadura handiko estanpazio-teknologia erabiltzen den kasuetan, bereziki eraginkorra da fabrikazio masiborako.Hala ere, prezioa altua da.

Ondorioa

Bero-hodagailuak ezinbestekoak dira gailu mekaniko, elektriko eta elektronikoetan.Artikulu honetan, gailu elektronikoetara bideratutako diseinu-prozesu zehatza eta fabrikazioa aztertu ditut.Bero-hustugailuen diseinuak eragin handia du beroa xahutzeko tasan, beraz, diseinu-urrats bakoitza ezinbestekoa da errendimendua optimizatzeko.Gainera, diseinuaren ondoren simulazio termikoak laneko eszenatoki praktikoa ulertzen eta Diseinua hobetzen laguntzen du.

Hemen ProleanHub-en, hamarkada bat baino gehiagoko esperientzia eta fabrikazio-unitate aurreratuak dituzten diseinatzaileak ditugu.Goi-mailako berogailuen diseinu eta fabrikazio zerbitzuak eskaintzen ditugu.Gainera, gure ingeniari mekanikoek Diseinua simulatzen dute funtzionaltasuna eta errendimendua hobetzeko.Azkenik, gure kalitate-kontroleko departamentuak fabrikazio-urrats bakoitza kontrolatzen du, beraz, ez duzu gure zerbitzuaren kalitatearekin arriskuan jarri behar, bero-hustugailuaren fabrikazioa behar baduzu, besterik gabejarri gurekin harremanetan.

Ohiko galderak

Nola hobetu dezaket bero-hustugailuen eraginkortasuna?

Eraginkortasuna hainbat modutan handitu daiteke, besteak beste, bero-erresistentzia gutxituz, hegatsaren tamaina, forma eta antolaketa optimizatuz eta hegats interfazea hobetuz.

Zein da bero-hustugailuetarako material onena?

Bero-hustugailuetarako material onenak kobrea eta aluminiozko aleazioak dira.Berriz ere, dena den, bero-transferentzia-tasa bero-hustugailuaren diseinuan oinarritzen da.

Nola funtzionatzen du berogailuak?

Bero-hustugailuak eroankortasun termiko handiko materialez eginda daude, hala nola, kobrea eta aluminioa hegatsekin.Berotutako osagaiei lotzen zaie eta beroa xurgatzen du.Ondoren, xurgatutako beroa ingurugiroan barreiatzen da eroapen, konbekzio edo erradiazioaren bidez.

Zeintzuk dira diseinatzeko urratsak bero-hustugailuak?

Hona hemen urratsak;

1. Materialaren hautaketa
2. hegatsen forma, tamaina eta antolaketa finkatzea
3. Eranskinaren konponketa (beroa eta gailuaren osagaia)
4. Hegatsen interfase termikoa
5. CAD diseinuaren simulazio termikoa

Zeintzuk dira bero-hustugailuaren fabrikazio-modu arruntak?

CNC mekanizazioa, galdaketa, forjaketa, estanpazioa eta 3D inprimaketa ohikoak dira.