Kratak pregled dizajna i proizvodnje hladnjaka
Zadnja izmjena:09/01;Vrijeme čitanja: 6 minuta
Hladnjak
Hladnjak je termodinamički uređaj koji uklanja toplinu iz mehaničkih, električnih i elektroničkih sustava.U raznim uređajima i strojevima bitno je održavati raspon temperature unutar određene granice kako bi se održala funkcionalnost tog uređaja ili stroja.Ovdje dolazi do izražaja uloga hladnjaka.Na primjer, veliki strojevi vašeg prijenosnog računala u različitim industrijama trebaju raspršiti svoju toplinu.Pa razmislite koliko se široko koristi u današnjem svijetu tehnologije.Hladnjaci odvode toplinu prenoseći je na regulirani medij, kao što je zrak ili tekućina, zatim izbacuju iz uređaja i medija za prijenos.
Ovaj članak će ukratko proći krozrad hladnjaka, koraci dizajna i pristupi proizvodnji.
Rad hladnjaka
Fourierov zakon o prijenosu topline, koji kaže da toplina uvijek teče s visoke temperature na medij niske temperature, pruža temelj za funkcioniranje hladnjaka.Dok uređaji proizvode toplinu, koja je toplija od okolnog zraka ili tekućine, oni tu toplinu prenose kondukcijom, konvekcijom ili povremeno zračenjem na hladniji kontakt.
Pogledajmo donji dijagram toka za jasnu sliku rada hladnjaka;
Dijagram toka za rad hladnjaka
· Pasivni odvodi topline
Pasivni hladnjaki prirodno prenose apsorbiranu toplinu u okolni zrak bez prisilne konvekcije, poput ventilatora ili cirkulacije vode oko njih.One su obično velikog oblika i sadrže niz peraja izloženih vanjskom okruženju.
· Aktivni hladnjak
Aktivni hladnjak sastoji se od dodatnog ventilatora ili puhala i tekućine postavljene za uklanjanje topline osim prirodnog pristupa.Ova dodatna postavka povećava proces rasipanja topline postupkom prisilne konvekcije.Na primjer, kada ventilator radi, on povećava brzinu zraka i brzo prenosi toplinu iz hladnjaka u okolinu.
Proračun toplinskog otpora
Tijekom projektiranja hladnjaka potrebno je izračunati ukupni toplinski otpor (Rhs) igra ključnu ulogu u razumijevanju potencijalne izvedbe i učinkovitosti, pa da vidimo kako se to može izračunati;
Rhs= (Tj-Ta/P) – (Rth-jc) – RI
P= Ukupna disipirana toplina
TI= Maksimalna temperatura spoja uređaja na 0C.
Rth-jc= Toplinski otpor spoja na kućište
Ta= Temperatura okolnog zraka pri0C.
RI= Otpornost materijala sučelja
Rja= (t/D x Š x KI)
t = debljina materijala sučelja
KI= Toplinska vodljivost materijala sučelja
L = Duljina izvora topline
W = širina izvora topline
Dizajn hladnjaka
Postoji nekoliko koraka u projektiranju.Pogledajmo ukratko svaki od njih.
1. Izbor materijala
Toplinska vodljivost jedna je od bitnih karakteristika materijala hladnjaka jer omogućuje brzi prijenos topline od grijane komponente uređaja do sudopera i okoline.
Dva primarna materijala koji se koriste za izradu hladnjaka su legure bakra i aluminija.To je zato što imaju izvrsna mehanička svojstva poput čvrstoće, otpornosti na koroziju, izdržljivosti i visoke toplinske vodljivosti.Međutim, iako je prilično skup, dijamant (2000 W/m/k) može biti idealan materijal za hladnjake u visokoučinkovitim i preciznim elektroničkim uređajima.
Osim elektroničkih dijelova, litij-ionske baterije proizvode potrebno je rasipanje topline.U takvoj situaciji bakar ili aluminij možda nisu optimalni materijali za hladnjak.
Rješenje automobilske industrije za upravljanje toplinom je materijal od karbonskih vlakana nevjerojatne vodljivosti.
2. Raspored peraja i protok zraka
Drugi čimbenik koji utječe na rad hladnjaka je rashladni medij, koji značajno utječe na brzinu rasipanja topline.Stoga, kada gradite hladnjak, oblik, veličina i raspored rebara važni su aspekti koje treba uzeti u obzir.Korištenje tehnike parametarske optimizacije najbolja je opcija za pronalaženje idealnih vrijednosti parametara koje odgovaraju navedenim ograničenjima i postizanje ciljeva dizajna.
- Poboljšajte prostor između peraja kako biste poboljšali protok zraka i smanjili toplinski otpor.
- Budući da veća površina povećava prijenos topline kondukcijom i konvekcijom, što pomaže u odvođenju topline, razmislite o povećanju debljine i visine.
- Stvorite manji toplinski granični sloj, a smjer strujanja zraka dizajniran je pod idealnim kutom u odnosu na hladnjak kako bi se povećala učinkovitost peraja.
- Nakon što pripremite dizajn rebara pomoću CAD-a, možete simulirati scenarij prijenosa topline kako biste optimizirali njegovu učinkovitost.
3. Pričvršćivanje hladnjaka
Način na koji je sudoper povezan s grijaćim elementom uređaja također utječe na to koliko dobro radi.Odaberite najbolju metodu spajanja koja maksimizira brzinu prijenosa topline od opcija odstojnika, ravnih opružnih kopči, epoksida i toplinske trake.
4. Toplinsko sučelje
Defekti i hrapavost površine rashladnog tijela igraju ulogu u povećanju toplinskog otpora zbog smanjenja područja toplinskog kontakta i tlaka na sučelju.Kako bi se riješio ovaj problem, najbolji izbor su materijali toplinskog sučelja.Korištenje tekućih polimera, voska, aluminija, grafita i traka na površini hladnjaka i grijaćih elemenata uređaja smanjuje toplinski otpor.
5. Simulacija
Simulacija dizajna značajna je za virtualni uvid u performanse hladnjaka.Računalna simulacija daje ideju za poboljšanje i potvrđuje dizajn je li prikladan za tražene primjene ili ne.
Proizvodni proces za hladnjak
Nakon toplinske simulacije dizajna hladnjaka, sada je krenulo u proizvodnju.Pogledajmo detaljno različite procese proizvodnje;
1. CNC-strojna obrada
Hladnjak izrađen CNC obradom
CNC obradaje najbolji pristup za proizvodnju hladnjaka za složene oblike.Ovaj pristup dizajnerima daje veliku fleksibilnost.Cijeli metalni blok koristi se za izradu sudopera gdje su potrebne peraje izrezane CNC strojevima i savijene od baze bloka.Međutim, to je dugotrajna i skupa metoda.
2. Istiskivanje
Jedan od najčešćih postupaka za proizvodnju hladnjaka jeistiskivanje, koji uključuje prešanje vrućih gredica duktilnog materijala u čeličnu matricu visoke čvrstoće za stvaranje pločastih rebara.Koriste se za većinu aplikacija za hlađenje koje uključuju aluminijske hladnjake.Naravno, aluminij je najrašireniji materijal za proizvodnju hladnjaka.
Hladnjak izrađen ekstruzijom
To je jeftin i jednostavan postupak.Hladnjaci se mogu koristiti u različitim radnim okruženjima.Međutim, zbog ograničenja maksimalne širine ekstruzije, ne može se koristiti s hladnjakom koji ima široka rebra.
3. Lijevanje
Hladnjak izrađen od lijevanja
ulijevanjehladnjaka,aluminij, bakar ili cink uobičajeni su materijali.U ovom procesu, ingoti odabranih materijala prvo se tope i ubrizgavaju u matricu hladnjaka uz određeni pritisak.Nakon što se ubrizgani tekući materijal skrutne u matrici, on se oslobađa i vrši se daljnja minimalna strojna obrada kako bi se uklonile sve površinske nesavršenosti.Najbolje je dobiti složene oblike s visokim stupnjem točnosti.
4. Hladno kovanje
Rashladno tijelo izrađeno hladnim kovanjem
To je još jedan visokoprecizan proizvodni pristup za hladnjake koji su prikladni za aluminij i njegove legure.Iako je primjenjiv i za bakar i broncu.Hladno kovanje koristi ekstremni pritisak i deformira metalni oblik na sobnoj temperaturi kako bi se stvorile okrugle i eliptične igle za hladnjak.Osim toga, koristi se za proizvodnju peraja visoke gustoće, što će poboljšati prijenos topline u uvjetima strujanja zraka velike brzine.
5. 3D printanje
3D tiskani hladnjak
Razvoj 3D printanja kao metode za proizvodnju hladnjaka rezultat je tehnološkog napretka.Tehnologije fuzije u sloju praha i usmjerenog taloženja energije dvije su najpopularnije metode u ispisu hladnjaka.
6. Žigosanje
Hladnjak izrađen hladnim utiskivanjem
ThežigosanjeMetoda se koristi tamo gdje je potrebno konstruirati toplinske cijevi unutar rebara.Zatim se prešanjem metalnih traka izrađuju peraje.U slučajevima kada se koristi tehnologija žigosanja velikom brzinom, ona je posebno učinkovita za masovnu proizvodnju.Ipak, cijena je visoka.
Zaključak
Hladnjaci su neophodni u mehaničkim, električnim i elektroničkim uređajima.U ovom članku dao sam pregled detaljnog procesa projektiranja i proizvodnje usmjerenih na elektroničke uređaje.Dizajn hladnjaka uvelike utječe na brzinu rasipanja topline, stoga je svaki korak dizajna ključan za optimizaciju performansi.Nadalje, toplinska simulacija nakon projektiranja pomaže razumjeti praktični radni scenarij i poboljšati dizajn.
Ovdje u ProleanHubu imamo dizajnere s više od desetljeća iskustva i naprednim proizvodnim jedinicama.Pružamo vrhunske usluge projektiranja i proizvodnje hladnjaka.Osim toga, naši inženjeri strojarstva simuliraju dizajn kako bi poboljšali funkcionalnost i performanse.Konačno, naš odjel za kontrolu kvalitete nadzire svaki proizvodni korak, tako da ne morate raditi kompromise s našom kvalitetom usluge, ako vam je potrebna proizvodnja hladnjaka, samoKontaktirajte nas.
FAQ
Kako mogu poboljšati učinkovitost hladnjaka?
Učinkovitost se može povećati na nekoliko načina, uključujući smanjenje otpornosti na toplinu, optimizaciju veličine, oblika i rasporeda peraja te poboljšanje sučelja peraja.
Koji je najbolji materijal za hladnjake?
Najbolji materijali za hladnjake su legure bakra i aluminija.Ipak, opet, brzina prijenosa topline ovisi o dizajnu hladnjaka.
Kako radi hladnjak?
Hladnjaci su izrađeni od materijala visoke toplinske vodljivosti kao što su bakar i aluminij s rebrima.Pričvršćuje se na zagrijane komponente i apsorbira toplinu.Zatim se apsorbirana toplina raspršuje u okolini putem kondukcije, konvekcije ili zračenja.
Koji su koraci projektiranja hladnjaka?
Evo koraka;
- Odabir materijala
- fiksiranje oblika, veličine i rasporeda peraja
- Učvršćivanje priključka (hladnjak i komponenta uređaja)
- Toplinsko sučelje rebara
- Toplinska simulacija CAD dizajna
Koji su uobičajeni pristupi proizvodnji hladnjaka?
CNC obrada, lijevanje, kovanje, žigosanje i 3D ispis uobičajeni su pristupi.
Vrijeme objave: 15. srpnja 2022