סקירה קצרה על עיצוב וייצור גוף קירור

עדכון אחרון:09/01;זמן קריאה: 6 דקות

מפזר חום

גוף קירור הוא מכשיר תרמודינמי שמסיר חום ממערכות מכניות, חשמליות ואלקטרוניות.במכשירים ומכונות שונים, חיוני לשמור על טווח הטמפרטורה בגבול מסוים כדי לשמור על הפונקציונליות של אותו מכשיר או מכונה.כאן נכנס לתפקיד תפקידם של גופי קירור.לדוגמה, המנגנון הכבד של המחשב הנייד שלך בתעשיות שונות צריך לפזר את החום שלו.אז חשבו באיזו רחבה נעשה בו שימוש בעולם הטכנולוגיה של היום.גופי חום מפזרים חום על ידי העברתו לתווך מווסת, כגון אוויר או נוזל, ואז נפלטים מהמכשיר ומהמדיום המעביר.

מאמר זה יעבור בקצרה עלעבודה של גוף קירור, שלבי עיצוב וגישות ייצור.

עבודה של גוף קירור

חוק פורייה של העברת חום, הקובע שחום זורם תמיד מטמפרטורה גבוהה לתווך בטמפרטורה נמוכה, מספק את הבסיס לאופן פעולתו של גוף קירור.בעוד מכשירים מייצרים חום, שהוא חם יותר מהאוויר או הנוזל שמסביב, הם מעבירים את החום הזה על ידי הולכה, הסעה או מדי פעם קרינה למגע קריר יותר.

הבה נסתכל על תרשים הזרימה שלהלן לקבלת תמונה ברורה של פעולת גוף הקירור;

תרשים זרימה לעבודה של גוף קירור

·   גופי קירור פסיביים

גופי קירור פסיביים מעבירים באופן טבעי את החום הנקלט לאוויר הסביבה ללא הסעה בכוח, כגון מאוורר או זרימת מים סביבם.אלה בדרך כלל גדולים בצורתם ומכילים מערך סנפירים החשוף לסביבה החיצונית.

·   גוף קירור אקטיבי

גוף הקירור הפעיל מורכב מהמאוורר הנוסף או המפוח והנוזל המוגדרים כדי להסיר את החום מלבד הגישה הטבעית.הגדרה נוספת זו מגבירה את תהליך פיזור החום על ידי תהליך ההסעה הכפויה.לדוגמה, כאשר המאוורר פועל, הוא מגביר את מהירות האוויר ומעביר במהירות חום מגוף הקירור אל הסביבה.

חישוב התנגדות תרמית

במהלך התכנון של גוף קירור, חישוב ההתנגדות התרמית הכוללת (R_hs) ממלא תפקיד חיוני בהבנת הביצועים והיעילות הפוטנציאליים, אז בואו נראה כיצד ניתן לחשב אותם;

R_hs= (ת_j-T_a/יחסי ציבור_th-jc) – ר_I

P= סה"כ חום מתפזר

T_I= טמפרטורת צומת מקסימלית של המכשיר ב-0C.

R_th-jc= התנגדות תרמית של צומת למקרה

T_a= טמפרטורת אוויר הסביבה ב⁰C.

R_I= התנגדות של חומר ממשק

R_אני= (t/L x W x K_I)

t = עובי חומר הממשק

K_I=מוליכות תרמית של חומר ממשק

L = אורך מקור החום

W =רוחב מקור החום

עיצוב גוף הקירור

ישנם מספר שלבים בעיצוב.בואו נסתכל על כל אחד מהם בקצרה.

1.          בחירת חומר

מוליכות תרמית היא אחד המאפיינים החיוניים של חומר גוף קירור מכיוון שהיא מאפשרת העברה מהירה של חום מרכיב מכשיר מחומם אל הכיור והסביבה.

שני החומרים העיקריים המשמשים לייצור גופי קירור הם סגסוגות נחושת ואלומיניום.הסיבה לכך היא שיש להם איכויות מכניות מצוינות כמו חוזק, עמידות בפני קורוזיה, עמידות ומוליכות חום גבוהה.עם זאת, למרות שהוא די יקר, יהלום (2,000 W/m/k) יכול להיות החומר האידיאלי עבור גופי קירור במכשירים אלקטרוניים בעלי ביצועים גבוהים ודיוק.

בנוסף לחלקי האלקטרוניקה, סוללות ליתיום-יון מייצרות פיזור חום הכרחי.במצב כזה, ייתכן שנחושת או אלומיניום אינם החומרים האופטימליים עבור גוף הקירור.

הפתרון של תעשיית הרכב לניהול חום הוא חומר סיבי פחמן מוליכות נפלאה יותר.

2.          סידור סנפירים וזרימת אוויר

גורם נוסף המשפיע על ביצועי גוף הקירור הוא תווך נוזל הקירור, אשר משפיע באופן משמעותי על קצב פיזור החום.לכן, בעת בניית גוף קירור, צורה, גודל וסידור הסנפירים הם היבטים חשובים שיש לקחת בחשבון.שימוש בטכניקת האופטימיזציה הפרמטרית היא האפשרות הטובה ביותר למצוא את ערכי הפרמטרים האידיאליים כדי להתאים למגבלות המוצהרות ולהשיג יעדי עיצוב.

• שפר את המרווח בין הסנפירים כדי לשפר את זרימת האוויר ולהפחית את ההתנגדות התרמית.

• מכיוון ששטח פנים גדול יותר מגביר את העברת החום בהולכה והסעה, ומסייע בפיזור חום, שקול להגדיל את העובי והגובה.

• צור שכבת גבול תרמית קטנה יותר, וכיוון זרימת האוויר תוכנן בזווית אידיאלית עם גוף הקירור כדי להגביר את יעילות הסנפיר.

• לאחר הכנת עיצוב הסנפירים עם CAD, אתה יכול לדמות את תרחיש העברת החום כדי לייעל את היעילות שלו.

3.          חיבור של גוף קירור

האופן שבו הכיור מחובר לגוף החימום של המכשיר משפיע גם על מידת העבודה שלו.בחר את שיטת החיבור הטובה ביותר שממקסמת את קצב העברת החום מהאפשרויות המרווחות, קליפס קפיצים שטוחים, אפוקסי וסרט תרמי.

4.          ממשק תרמי

פגמים וחספוס פני השטח של גוף הקירור ממלאים תפקיד בהגדלת ההתנגדות התרמית עקב ירידה בשטח המגע התרמי ובלחץ הממשק.כדי להתגבר על בעיה זו, חומרי ממשק תרמי הם הבחירה הטובה ביותר.שימוש בפולימרים נוזליים, שעווה, אלומיניום, גרפיט וסרטים על פני השטח של גוף הקירור וגוף החימום של המכשירים מוריד את ההתנגדות התרמית.

5.          סימולציה

סימולציה של העיצוב היא משמעותית כדי לראות את הביצועים של גוף הקירור באופן וירטואלי.הדמיית מחשב נותנת את הרעיון לשיפור ומאשרת את העיצוב בין אם הוא מתאים ליישומים הנדרשים או לא.

תהליך ייצור לגוף קירור

לאחר הדמיה תרמית של עיצוב גופי הקירור, כעת הוא פונה לייצור.בואו נראה את תהליך הייצור השונים בפירוט;

1.          עיבוד CNC

גוף קירור עשוי בעיבוד CNC

עיבוד CNCהיא הגישה הטובה ביותר לייצור גופי קירור עבור צורות מורכבות.גישה זו מעניקה גמישות רבה למעצבים.גוש שלם של מתכת משמש ליצירת הכיור שבו סנפירים נדרשים נחתכים עם מכונות ה-CNC ומכופפים מבסיס הבלוק.עם זאת, זוהי שיטה גוזלת זמן ובעלות גבוהה.

2.          שִׁחוּל

אחד התהליכים הנפוצים ביותר לייצור גופי קירור הואשִׁחוּל, הכוללת לחיצה חמה של חומר רקיע לתוך תבנית פלדה בעלת חוזק גבוה ליצירת סנפירי לוח.הם משמשים לרוב יישומי הקירור הכוללים גופי קירור מאלומיניום.כמובן, אלומיניום הוא החומר הנפוץ ביותר לייצור גוף קירור.

גוף קירור עשוי עם אקסטרוזיה 

זהו הליך זול וישיר.ניתן להשתמש בגוף הקירור במגוון סביבות הפעלה.עם זאת, בשל הגבלת רוחב האקסטרוזיה המקסימלית, לא ניתן להשתמש בו עם גופי קירור בעלי סנפירים רחבים.

3.          יְצִיקָה

גוף קירור עשוי עם יציקה

בתוך היְצִיקָהשל גוף קירור,אֲלוּמִינְיוּם, נחושת או אבץ הם החומרים הנפוצים.בתהליך זה, מטילי החומרים הנבחרים מומסים תחילה ומוזרקים לתבנית של גוף הקירור בלחץ מסוים.לאחר שהחומר הנוזלי המוזרק מתמצק בתבנית, הוא משתחרר, ונעשה עיבוד מינימלי נוסף כדי לחסל כל פגמים במשטח.עדיף להשיג צורות מורכבות ברמת דיוק גבוהה.

4.          חישול קר

גוף קירור עשוי פרזול קר

זוהי גישת ייצור נוספת ברמת דיוק גבוהה עבור גופי הקירור המתאימים לאלומיניום וסגסוגותיו.אם כי, זה ישים גם עבור נחושת וברונזה.פרזול קר מנצל לחץ קיצוני ומעוות צורת מתכת בטמפרטורת החדר כדי ליצור סיכות עגולות ואליפטיות לגוף הקירור.בנוסף, הוא משמש לייצור סנפירים בעלי צפיפות גבוהה, אשר ישפרו את העברת החום בתנאי זרימת אוויר במהירות גבוהה.

5.          הדפסת תלת מימד

גוף קירור מודפס בתלת מימד

פיתוח הדפסת תלת מימד כשיטה לייצור גופי קירור נבע מהתקדמות טכנולוגית.טכנולוגיות היתוך של מיטת אבקה והשקעת אנרגיה מכוונת הן שתי השיטות הפופולריות ביותר בהדפסת גופי קירור.

6.          הַטבָּעָה

גוף קירור עשוי עם הטבעה קרה 

ההַטבָּעָההשיטה משמשת כאשר יש צורך לבנות את צינורות החום בתוך הסנפירים.לאחר מכן, על ידי לחיצה על פסי המתכת, מיוצרים הסנפירים.במקרים בהם נעשה שימוש בטכנולוגיית הטבעה במהירות גבוהה, היא יעילה במיוחד לייצור המוני.למרות זאת, המחיר גבוה.

סיכום

גופי קירור חיוניים במכשירים מכניים, חשמליים ואלקטרוניים.במאמר זה סקרתי את תהליך התכנון המפורט והייצור המתמקד במכשירי אלקטרוניקה.העיצוב של גופי הקירור משפיע מאוד על קצב פיזור החום, כך שכל שלב בתכנון חיוני לעקוב כדי לייעל את הביצועים.יתר על כן, סימולציה תרמית לאחר התכנון עוזרת להבין את תרחיש העבודה המעשי ולשפר את העיצוב.

כאן ב-ProleanHub, יש לנו מעצבים עם יותר מעשור של ניסיון ויחידות ייצור מתקדמות.אנו מספקים שירותי עיצוב וייצור של גוף קירור ברמה הגבוהה ביותר.בנוסף, מהנדסי המכונות שלנו מדמים את העיצוב כדי לשפר את הפונקציונליות והביצועים.לבסוף, מחלקת בקרת האיכות שלנו עוקבת אחר כל שלב ייצור, כך שאינך צריך להתפשר על איכות השירות שלנו, אם אתה צריך ייצור גוף קירור, רקצור קשר.

שאלות נפוצות

כיצד אוכל לשפר את יעילות גופי הקירור?

ניתן להגביר את היעילות בכמה דרכים, כולל הפחתת עמידות החום, אופטימיזציה של גודל הסנפיר, הצורה והסידור, ושיפור ממשק הסנפיר.

מהו החומר הטוב ביותר עבור גופי קירור?

החומרים הטובים ביותר עבור גופי קירור הם סגסוגות נחושת ואלומיניום.עם זאת, שוב, קצב העברת החום מסתמך על העיצוב של גוף הקירור.

איך עובד גוף הקירור?

גופי קירור עשויים מחומרים מוליכות תרמית גבוהה כגון נחושת ואלומיניום עם סנפירים.הוא מתחבר לרכיבים המחוממים וסופג את החום.אז החום הנספג מתפזר בסביבה הסביבה באמצעות הולכה, הסעה או קרינה.

מהם שלבי התכנון של גופי קירור?

להלן השלבים;

1. בחירת חומר
2. קיבוע של צורה, גודל וסידור של סנפירים
3. תיקון החיבור (גוף קירור ורכיב מכשיר)
4. ממשק תרמי של סנפירים
5. סימולציה תרמית של עיצוב CAD

מהן גישות הייצור הנפוצות עבור גוף הקירור?

עיבוד CNC, יציקה, פרזול, הטבעה והדפסה תלת מימדית הן גישות נפוצות.