Ջերմային լվացարանների նախագծման և արտադրության համառոտ ակնարկ

Վերջին թարմացում:09/01;Ընթերցանության ժամանակը` 6 րոպե

Ջերմային լվացարան

Ջերմային լվացարանը ջերմադինամիկ սարք է, որը հեռացնում է ջերմությունը մեխանիկական, էլեկտրական և էլեկտրոնային համակարգերից:Տարբեր սարքերում և մեքենաներում անհրաժեշտ է պահպանել ջերմաստիճանի տիրույթը որոշակի սահմանի մեջ՝ այդ սարքի կամ մեքենայի ֆունկցիոնալությունը պահպանելու համար:Այստեղ ջերմացնող սարքերի դերը խաղում է:Օրինակ, ձեր նոութբուքի հզոր մեքենաները տարբեր ոլորտներում պետք է ցրեն դրա ջերմությունը:Այսպիսով, մտածեք, թե որքան լայնորեն է այն օգտագործվում ժամանակակից տեխնոլոգիաների աշխարհում:Ջերմային լվացարանները ցրում են ջերմությունը՝ այն փոխանցելով կարգավորվող միջավայրին, օրինակ՝ օդին կամ հեղուկին, այնուհետև դուրս են մղում սարքից և փոխանցող միջավայրից:

Այս հոդվածը համառոտ կանցնիջերմատախտակի աշխատանք, նախագծման քայլեր և արտադրական մոտեցումներ:

Ջերմային լվացարանի աշխատանք

Ջերմային փոխանցման Ֆուրիեի օրենքը, որն ասում է, որ ջերմությունը միշտ հոսում է բարձր ջերմաստիճանից դեպի ցածր ջերմաստիճանի միջավայր, հիմք է տալիս, թե ինչպես է գործում ջերմատախտակը:Մինչ սարքերը ջերմություն են արտադրում, որն ավելի տաք է, քան շրջակա օդը կամ հեղուկը, նրանք այդ ջերմությունը փոխանցում են հաղորդման, կոնվեկցիայի կամ երբեմն ճառագայթման միջոցով ավելի սառը կոնտակտի:

Եկեք նայենք ստորև բերված հոսքի գծապատկերին՝ ջերմատախտակի աշխատանքի հստակ պատկերը տեսնելու համար.

Ջեռուցման սարքի աշխատանքի հոսքի աղյուսակ

·   Պասիվ ջերմատախտակներ

Պասիվ ջերմատախտակները, բնականաբար, կլանված ջերմությունը փոխանցում են շրջակա օդին՝ առանց ուժային կոնվեկցիայի, օրինակ՝ օդափոխիչի կամ դրանց շուրջ ջրի շրջանառության:Սրանք սովորաբար մեծ ձև ունեն և պարունակում են արտաքին միջավայրի ազդեցության տակ գտնվող լողակաշարեր:

·   Ակտիվ ջերմատախտակ

Ակտիվ ջերմատախտակը բաղկացած է լրացուցիչ օդափոխիչից կամ փչակից և հեղուկից, որոնք ստեղծվել են բնական մոտեցմամբ այլ ջերմությունը հեռացնելու համար:Այս լրացուցիչ կարգավորումը մեծացնում է ջերմության արտանետման գործընթացը հարկադիր կոնվեկցիայի գործընթացով:Օրինակ, երբ օդափոխիչն աշխատում է, այն մեծացնում է օդի արագությունը և ջերմությունը ջերմատախտակից արագ փոխանցում շրջակա միջավայրին:

Ջերմային դիմադրության հաշվարկ

Ջերմային լվացարանի նախագծման ժամանակ ընդհանուր ջերմային դիմադրության հաշվարկը (Ռ_hs) կենսական դեր է խաղում պոտենցիալ կատարողականը և արդյունավետությունը հասկանալու համար, ուստի եկեք տեսնենք, թե ինչպես կարելի է այն հաշվարկել.

R_հս= (Տ_j-T_a/Պ) – (Ռ_th-jc) – Ռ_I

P= Ընդհանուր ցրված ջերմություն

T_I= Սարքի միացման առավելագույն ջերմաստիճանը 0C-ում:

R_th-jc= Միացում դեպի պատյան ջերմային դիմադրություն

T_a= Շրջակա օդի ջերմաստիճանը ժամը⁰C.

R_I= Ինտերֆեյսի նյութի դիմադրություն

R_Ի= (t/L x W x K_I)

t = միջերեսային նյութի հաստությունը

K_I= Միջերեսային նյութի ջերմային հաղորդունակությունը

L = Ջերմության աղբյուրի երկարությունը

W = Ջերմային աղբյուրի լայնությունը

Ջերմային լվացարանի դիզայն

Դիզայնի մի քանի փուլ կա.Եկեք համառոտ նայենք դրանցից յուրաքանչյուրին:

1.          Նյութի ընտրություն

Ջերմային հաղորդունակությունը ջերմատախտակի նյութի էական բնութագրերից մեկն է, քանի որ այն թույլ է տալիս ջերմության արագ փոխանցում ջեռուցվող սարքի բաղադրիչից դեպի լվացարան և շրջակա միջավայր:

Երկու հիմնական նյութերը, որոնք օգտագործվում են ջերմատախտակներ պատրաստելու համար, պղնձի և ալյումինի համաձուլվածքներն են:Դա պայմանավորված է նրանով, որ նրանք ունեն գերազանց մեխանիկական հատկություններ, ինչպիսիք են ուժը, կոռոզիոն դիմադրությունը, ամրությունը և բարձր ջերմային հաղորդունակությունը:Այնուամենայնիվ, թեև այն բավականին թանկ է, ադամանդը (2000 Վտ/մ/կ) կարող է իդեալական նյութ լինել բարձր արդյունավետության և ճշգրիտ էլեկտրոնային սարքերում ջերմատախտակների համար:

Էլեկտրոնիկայի մասերից բացի, լիթիում-իոնային մարտկոցները արտադրում են ջերմության արտանետում, որն անհրաժեշտ է:Նման իրավիճակում պղինձը կամ ալյումինը չեն կարող լինել օպտիմալ նյութեր ջերմատախտակի համար:

Ավտոմոբիլային արդյունաբերության լուծումը ջերմության կառավարման համար ավելի առասպելական հաղորդունակության ածխածնային մանրաթելային նյութ է:

2.          Լողակների դասավորություն և օդի հոսք

Մեկ այլ գործոն, որն ազդում է ջերմատախտակի աշխատանքի վրա, հովացուցիչ նյութն է, որը զգալիորեն ազդում է ջերմության արտանետման արագության վրա:Հետևաբար, ջերմատախտակ կառուցելիս ձևը, չափը և լողակների դասավորությունը կարևոր ասպեկտներ են, որոնք պետք է հաշվի առնել:Պարամետրային օպտիմալացման տեխնիկայի օգտագործումը լավագույն տարբերակն է՝ գտնելու պարամետրերի իդեալական արժեքները՝ նշված սահմանափակումներին համապատասխանելու և նախագծային նպատակներին հասնելու համար:

• Բարելավեք լողակների միջև տարածությունը՝ օդի հոսքը բարելավելու և ջերմային դիմադրությունը նվազեցնելու համար:

• Քանի որ ավելի մեծ մակերեսը մեծացնում է հաղորդունակությունը և կոնվեկցիոն ջերմափոխանակությունը՝ նպաստելով ջերմության արտանետմանը, հաշվի առեք հաստությունը և բարձրությունը մեծացնելը:

• Ստեղծեք ավելի փոքր ջերմային սահմանային շերտ, և օդի հոսքի ուղղությունը նախագծված էր ջերմատախտակի հետ իդեալական անկյան տակ՝ լողակների արդյունավետությունը բարձրացնելու համար:

• CAD-ով լողակների դիզայնը պատրաստելուց հետո կարող եք նմանակել ջերմության փոխանցման սցենարը՝ դրա արդյունավետությունը օպտիմալացնելու համար:

3.          Ջերմատարի ամրացում

Լվացարանի միացման եղանակը սարքի ջեռուցման տարրին նույնպես ազդում է այն լավ աշխատանքի վրա:Ընտրեք միացման լավագույն մեթոդը, որը առավելագույնի է հասցնում ջերմության փոխանցման արագությունը կանգառների, հարթ զսպանակավոր սեղմակների, էպոքսիդային և ջերմային ժապավենի տարբերակներից:

4.          Ջերմային ինտերֆեյս

Ջերմային կոնտակտային տարածքի և միջերեսային ճնշման նվազման պատճառով ջերմային դիմադրության բարձրացման գործում դեր են խաղում ջերմատախտակի թերությունները և մակերեսային կոշտությունը:Այս խնդիրը հաղթահարելու համար ջերմային միջերեսային նյութերը լավագույն ընտրությունն են:Հեղուկ պոլիմերների, մոմի, ալյումինի, գրաֆիտի և ժապավենների օգտագործումը ջերմատախտակի և սարքերի ջեռուցման տարրի մակերեսին նվազեցնում է ջերմային դիմադրությունը:

5.          Մոդելավորում

Դիզայնի սիմուլյացիան նշանակալի է ջերմատաքացուցիչի աշխատանքը գործնականում տեսնելու համար:Համակարգչային սիմուլյացիան տալիս է բարելավման գաղափարը և հաստատում է Դիզայնը՝ արդյոք այն հարմար է պահանջվող հավելվածների համար, թե ոչ:

Ջերմային լվացարանի արտադրական գործընթաց

Ջեռուցիչների դիզայնի ջերմային մոդելավորումից հետո այն այժմ անցել է արտադրության:Եկեք մանրամասն տեսնենք տարբեր արտադրական գործընթացը.

1.          CNC-Մեքենաներ

Ջերմային լվացարան՝ պատրաստված CNC հաստոցներով

CNC հաստոցներՍա լավագույն մոտեցումն է բարդ ձևերի համար ջերմատախտակի արտադրության համար:Այս մոտեցումը մեծ ճկունություն է տալիս դիզայներներին։Լվացարանը ստեղծելու համար օգտագործվում է մետաղի մի ամբողջ բլոկ, որտեղ անհրաժեշտ լողակները կտրված են CNC մեքենաներով և թեքվում են բլոկի հիմքից:Այնուամենայնիվ, դա ժամանակատար և ծախսատար մեթոդ է:

2.          Էքստրուզիա

Ջերմային լվացարանների արտադրության ամենատարածված գործընթացներից մեկն էարտամղման, որը ներառում է ճկուն նյութի տաք պատյանները սեղմելով բարձր ամրության պողպատե ձուլվածքի մեջ՝ ափսեի լողակներ ստեղծելու համար:Դրանք օգտագործվում են հովացման ծրագրերի մեծ մասի համար, որոնք ներառում են ալյումինե ջերմատախտակներ:Իհարկե, ալյումինը ջերմատախտակների արտադրության համար ամենաշատ օգտագործվող նյութն է:

Էքստրուզիոնով պատրաստված ջերմատախտակ 

Դա էժան և պարզ ընթացակարգ է:Ջերմային լվացարանները կարող են օգտագործվել տարբեր աշխատանքային միջավայրերում:Այնուամենայնիվ, մամլման լայնության առավելագույն սահմանափակման պատճառով այն չի կարող օգտագործվել ջերմատախտակների հետ, որոնք ունեն լայն լողակներ:

3.          Ձուլում

Ջերմային լվացարան՝ պատրաստված Քասթինգով

Մեջձուլմանջերմատախտակի,ալյումին, պղինձը կամ ցինկը տարածված նյութերն են։Այս գործընթացում ընտրված նյութերի ձուլակտորները նախ հալեցնում են և որոշակի ճնշմամբ ներարկում ջերմատախտակի մեջ:Այն բանից հետո, երբ ներարկված հեղուկ նյութը կարծրացվում է ձողի մեջ, այն ազատվում է, և հետագա նվազագույն մշակումը կատարվում է մակերեսի ցանկացած անկատարությունը վերացնելու համար:Ավելի լավ է բարդ ձևեր ձեռք բերել բարձր ճշգրտությամբ:

4.          Սառը դարբնոց

Ջերմային լվացարան՝ պատրաստված սառը դարբնոցով

Սա ալյումինի և դրա համաձուլվածքների համար հարմար ջերմատախտակների արտադրության ևս մեկ բարձր ճշգրտության մոտեցում է:Չնայած այն կիրառելի է նաև պղնձի և բրոնզի համար։Սառը դարբնոցը օգտագործում է ծայրահեղ ճնշում և դեֆորմացնում է մետաղի ձևը սենյակային ջերմաստիճանում, որպեսզի ջերմատախտակի համար կլոր և էլիպսաձև կապիչներ ստեղծվեն:Բացի այդ, այն օգտագործվում է բարձր խտությամբ լողակներ արտադրելու համար, ինչը կբարձրացնի ջերմության փոխանցումը բարձր արագությամբ օդի հոսքի պայմաններում:

5.          3D տպագրություն

3D տպագրված Heat Sink

3D տպագրության զարգացումը, որպես ջերմատախտակների արտադրության մեթոդ, առաջացել է տեխնոլոգիական առաջընթացից:Փոշի մահճակալի միաձուլումը և ուղղորդված էներգիայի կուտակման տեխնոլոգիաները ջերմատախտակների տպագրության երկու ամենահայտնի մեթոդներն են:

6.          Դրոշմում

Ջերմային լվացարան՝ պատրաստված սառը դրոշմման միջոցով 

Այնդրոշմումմեթոդը կիրառվում է այնտեղ, որտեղ անհրաժեշտ է լողակների ներսում ջերմային խողովակներ կառուցել:Այնուհետեւ մետաղական շերտերը սեղմելով՝ արտադրվում են լողակներ։Այն դեպքերում, երբ կիրառվում է գերարագ դրոշմման տեխնոլոգիա, այն հատկապես արդյունավետ է զանգվածային արտադրության համար:Այնուամենայնիվ, գինը բարձր է։

Եզրակացություն

Ջերմային լվացարանները կարևոր են մեխանիկական, էլեկտրական և էլեկտրոնային սարքերում:Այս հոդվածում ես ակնարկեցի էլեկտրոնիկայի սարքերի վրա կենտրոնացած նախագծման և արտադրության մանրամասն գործընթացը:Ջերմային լվացարանների դիզայնը մեծապես ազդում է ջերմության արտանետման արագության վրա, ուստի յուրաքանչյուր նախագծման քայլ կարևոր է հետևել արդյունավետությունը օպտիմալացնելու համար:Ավելին, նախագծումից հետո ջերմային սիմուլյացիան օգնում է հասկանալ գործնական աշխատանքային սցենարը և բարելավել Դիզայնը:

Այստեղ ProleanHub-ում մենք ունենք դիզայներներ ավելի քան մեկ տասնամյակի փորձով և առաջադեմ արտադրական միավորներով:Մենք տրամադրում ենք ջերմային լվացարանների նախագծման և արտադրության բարձրակարգ ծառայություններ:Բացի այդ, մեր մեխանիկական ինժեներները մոդելավորում են Դիզայնը՝ բարելավելու ֆունկցիոնալությունը և կատարումը:Վերջապես, մեր որակի վերահսկման բաժինը վերահսկում է արտադրության յուրաքանչյուր քայլ, այնպես որ դուք ստիպված չեք լինի փոխզիջման գնալ մեր ծառայության որակի հետ, եթե ձեզ անհրաժեշտ է ջերմատախտակի արտադրություն, պարզապեսկապվեք մեզ հետ.

ՀՏՀ-ներ

Ինչպե՞ս կարող եմ բարելավել ջերմատախտակների արդյունավետությունը:

Արդյունավետությունը կարող է աճել մի քանի եղանակներով, ներառյալ ջերմային դիմադրության նվազումը, լողակների չափը, ձևը և դասավորությունը օպտիմալացնելը և լողակների միջերեսի բարելավումը:

Ո՞րն է լավագույն նյութը ջերմատախտակների համար:

Ջերմային լվացարանների համար լավագույն նյութերը պղնձի և ալյումինի համաձուլվածքներն են:Կրկին, սակայն, ջերմության փոխանցման արագությունը կախված է ջերմատախտակի դիզայնից:

Ինչպե՞ս է աշխատում ջերմատախտակը:

Ջերմային լվացարանները պատրաստված են բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ նյութերից, ինչպիսիք են պղնձը և ալյումինը լողակներով:Այն կցվում է ջեռուցվող բաղադրիչներին և կլանում ջերմությունը։Այնուհետև ներծծված ջերմությունը ցրվում է շրջակա միջավայրում հաղորդման, կոնվեկցիայի կամ ճառագայթման միջոցով:

Որո՞նք են ջերմատախտակների նախագծման քայլերը:

Ահա քայլերը.

1. Նյութի ընտրություն
2. լողակների ձևի, չափի և դասավորության ամրագրում
3. Կցվածքի ամրացում (ջերմատար և սարքի բաղադրիչ)
4. Լողակների ջերմային միջերեսը
5. CAD դիզայնի ջերմային մոդելավորում

Որո՞նք են ջերմատախտակի արտադրության ընդհանուր մոտեցումները:

CNC հաստոցները, ձուլումը, դարբնոցը, դրոշմումը և 3D տպագրությունը տարածված մոտեցումներ են: