მოკლე მიმოხილვა გამათბობელის დიზაინისა და წარმოების შესახებ

ბოლო განახლება:09/01;წაკითხვის დრო: 6 წთ

გამათბობელი

გამათბობელი არის თერმოდინამიკური მოწყობილობა, რომელიც შლის სითბოს მექანიკური, ელექტრო და ელექტრონული სისტემებიდან.სხვადასხვა მოწყობილობებსა და მანქანებში აუცილებელია ტემპერატურის დიაპაზონის შენარჩუნება კონკრეტულ ლიმიტში ამ მოწყობილობის ან აპარატის ფუნქციონირების შესანარჩუნებლად.აქ ჩნდება გამათბობლების როლი.მაგალითად, თქვენი ლეპტოპის სოლიდურ მანქანას სხვადასხვა ინდუსტრიაში სჭირდება სითბოს გაფანტვა.ასე რომ, დაფიქრდით, რამდენად ფართოდ გამოიყენება იგი თანამედროვე ტექნოლოგიების სამყაროში.სითბოს ნიჟარები ანაწილებენ სითბოს რეგულირებულ გარემოში გადაცემით, როგორიცაა ჰაერი ან სითხე, შემდეგ გამოიდევნება აპარატიდან და გადამცემი საშუალებიდან.

ეს სტატია მოკლედ განიხილავსგამათბობელის მუშაობა, დიზაინის ნაბიჯები და წარმოების მიდგომები.

გამათბობელის მუშაობა

სითბოს გადაცემის ფურიეს კანონი, რომელიც ამბობს, რომ სითბო ყოველთვის მიედინება მაღალი ტემპერატურიდან დაბალტემპერატურულ გარემოში, იძლევა საფუძველს იმის შესახებ, თუ როგორ ფუნქციონირებს თბოგამტარი.მიუხედავად იმისა, რომ მოწყობილობები წარმოქმნიან სითბოს, რომელიც უფრო ცხელია, ვიდრე გარემომცველი ჰაერი ან სითხე, ისინი ამ სითბოს გადასცემენ გამტარობის, კონვექციის ან ხანდახან გამოსხივების გზით უფრო გრილ კონტაქტს.

მოდით შევხედოთ ქვემოთ მოცემულ დიაგრამას გამათბობელის მუშაობის მკაფიო სურათისთვის;

ნაკადის დიაგრამა გამათბობელის მუშაობისთვის

·   პასიური სითბოს ჩაძირვები

პასიური სითბოს ნიჟარები ბუნებრივად გადასცემენ შთანთქმულ სითბოს ატმოსფერულ ჰაერში ძალის კონვექციის გარეშე, როგორიცაა ვენტილატორი ან წყლის მიმოქცევა მათ გარშემო.ისინი, როგორც წესი, დიდი ფორმისაა და შეიცავს ფარფლების მასივს, რომელიც ექვემდებარება გარე გარემოს.

·   აქტიური გამათბობელი

აქტიური გამათბობელი შედგება დამატებითი ვენტილატორისგან ან აფეთქებისგან და სითხისგან, რომელიც შექმნილია სითბოს მოსაშორებლად ბუნებრივი მიდგომის გარდა.ეს დამატებითი დაყენება ზრდის სითბოს გაფრქვევის პროცესს იძულებითი კონვექციის პროცესით.მაგალითად, როდესაც ვენტილატორი მუშაობს, ის ზრდის ჰაერის სიჩქარეს და სწრაფად გადასცემს სითბოს გამათბობელიდან გარემოში.

თერმული წინააღმდეგობის გაანგარიშება

გამათბობელის დაპროექტების დროს ხდება მთლიანი თერმული წინააღმდეგობის გაანგარიშება (რ_hs) მნიშვნელოვან როლს ასრულებს პოტენციური შესრულებისა და ეფექტურობის გაგებაში, ამიტომ ვნახოთ, როგორ შეიძლება მისი გამოთვლა;

R_ჰს= (ტ_j-T_a/P) – (რ_th-jc) – რ_I

P= სულ გაფანტული სითბო

T_I= მოწყობილობის შეერთების მაქსიმალური ტემპერატურა 0C-ზე.

R_th-jc= შეერთება კორპუსზე თერმული წინააღმდეგობა

T_a= ატმოსფერული ჰაერის ტემპერატურა ზე⁰C.

R_I= ინტერფეისის მასალის წინააღმდეგობა

R_მე= (t/L x W x K_I)

t = ინტერფეისის მასალის სისქე

K_I=ინტერფეისის მასალის თბოგამტარობა

L = სითბოს წყაროს სიგრძე

W = სითბოს წყაროს სიგანე

გამათბობელის დიზაინი

დიზაინის რამდენიმე ეტაპია.მოკლედ გადავხედოთ თითოეულ მათგანს.

1.          მასალის შერჩევა

თბოგამტარობა არის გამათბობელი მასალის ერთ-ერთი არსებითი მახასიათებელი, რადგან ის იძლევა სითბოს სწრაფ გადაცემას გაცხელებული მოწყობილობის კომპონენტიდან ნიჟარასა და გარემოში.

სითბოს ნიჟარების დასამზადებლად გამოყენებული ორი ძირითადი მასალაა სპილენძი და ალუმინის შენადნობები.ეს იმიტომ ხდება, რომ მათ აქვთ შესანიშნავი მექანიკური თვისებები, როგორიცაა სიმტკიცე, კოროზიის წინააღმდეგობა, გამძლეობა და მაღალი სითბოს გამტარობა.თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ საკმაოდ ძვირია, ბრილიანტი (2000 ვტ/მ/კ) შეიძლება იყოს იდეალური მასალა სითბოს ჩაძირვისთვის მაღალი ხარისხის და ზუსტი ელექტრონული მოწყობილობებისთვის.

ელექტრონიკის ნაწილების გარდა, ლითიუმ-იონური ბატარეები წარმოქმნიან სითბოს გაფრქვევას.ასეთ სიტუაციაში, სპილენძი ან ალუმინი შეიძლება არ იყოს ოპტიმალური მასალა გამათბობელისთვის.

საავტომობილო ინდუსტრიის გადაწყვეტა სითბოს მართვისთვის არის უფრო ზღაპრული გამტარობის ნახშირბადის ბოჭკოვანი მასალა.

2.          ფარფლების მოწყობა და ჰაერის ნაკადი

კიდევ ერთი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს გამათბობელზე, არის გამაგრილებელი საშუალება, რომელიც მნიშვნელოვნად მოქმედებს სითბოს გაფრქვევის სიჩქარეზე.ამიტომ, გამათბობელის აშენებისას, გასათვალისწინებელია ფორმა, ზომა და ფარფლების მოწყობა.პარამეტრული ოპტიმიზაციის ტექნიკის გამოყენება საუკეთესო ვარიანტია პარამეტრის იდეალური მნიშვნელობების მოსაძებნად, რათა შეესაბამებოდეს მითითებულ შეზღუდვებს და მიაღწიოთ დიზაინის მიზნებს.

• გააუმჯობესეთ ფარფლებს შორის სივრცე ჰაერის ნაკადის გასაუმჯობესებლად და თერმული წინააღმდეგობის შესამცირებლად.

• იმის გამო, რომ უფრო დიდი ზედაპირი ზრდის გამტარობას და სითბოს გადაცემას, რაც ხელს უწყობს სითბოს გაფრქვევას, გაითვალისწინეთ სისქის და სიმაღლის გაზრდა.

• შექმენით უფრო მცირე თერმული სასაზღვრო ფენა და ჰაერის ნაკადის მიმართულება შეიქმნა იდეალური კუთხით გამათბობელთან, ფარფლების ეფექტურობის გასაზრდელად.

• ფარფლების დიზაინის CAD-ით მომზადების შემდეგ, შეგიძლიათ მოახდინოთ სითბოს გადაცემის სცენარის სიმულაცია მისი ეფექტურობის ოპტიმიზაციისთვის.

3.          გამათბობელის დამაგრება

ნიჟარის დაკავშირების გზა მოწყობილობის გამათბობელ ელემენტთან ასევე გავლენას ახდენს მის მუშაობაზე.აირჩიეთ საუკეთესო დამაკავშირებელი მეთოდი, რომელიც მაქსიმუმს გაზრდის სითბოს გადაცემის სიჩქარეს სადგამების, ბრტყელი ზამბარის სამაგრების, ეპოქსიდური და თერმული ლენტის ვარიანტებიდან.

4.          თერმული ინტერფეისი

გამათბობელის დეფექტები და ზედაპირის უხეშობა როლს ასრულებს თერმული წინააღმდეგობის გაზრდაში თერმული კონტაქტის არეალის და ინტერფეისის წნევის შემცირების გამო.ამ პრობლემის დასაძლევად თერმული ინტერფეისის მასალები საუკეთესო არჩევანია.თხევადი პოლიმერების, ცვილის, ალუმინის, გრაფიტისა და ლენტების გამოყენება გამათბობელის ზედაპირზე და მოწყობილობების გამათბობელ ელემენტზე ამცირებს თერმული წინააღმდეგობას.

5.          სიმულაცია

დიზაინის სიმულაცია მნიშვნელოვანია გამათბობელის მუშაობის ვირტუალურად სანახავად.კომპიუტერული სიმულაცია იძლევა გაუმჯობესების იდეას და ადასტურებს დიზაინს შეესაბამება თუ არა საჭირო აპლიკაციებს.

წარმოების პროცესი სითბოს რადიატორისთვის

სითბოს ნიჟარების დიზაინის თერმულად სიმულაციის შემდეგ, ახლა ის გადავიდა წარმოებაში.მოდით განვიხილოთ სხვადასხვა წარმოების პროცესი დეტალურად;

1.          CNC-დამუშავება

გამათბობელი დამზადებულია CNC დამუშავებით

CNC დამუშავებაარის საუკეთესო მიდგომა კომპლექსური ფორმებისთვის გამათბობელის წარმოებისთვის.ეს მიდგომა დიზაინერებს დიდ მოქნილობას აძლევს.ლითონის მთლიანი ბლოკი გამოიყენება ნიჟარის შესაქმნელად, სადაც საჭირო ფარფლები იჭრება CNC მანქანებით და იხრება ბლოკის ძირიდან.თუმცა, ეს შრომატევადი და ძვირადღირებული მეთოდია.

2.          ექსტრუზია

სითბოს ნიჟარების წარმოების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული პროცესიაექსტრუზია, რომელიც გულისხმობს დრეკადი მასალის ცხელი ნაჭრების დაჭერას მაღალი სიმტკიცის ფოლადის ჭურჭელში ფირფიტის ფარფლების შესაქმნელად.ისინი გამოიყენება უმეტეს გაგრილებისთვის, რომლებიც მოიცავს ალუმინის გამათბობლებს.რა თქმა უნდა, ალუმინი არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მასალა სითბოს ჩაძირვის წარმოებისთვის.

ექსტრუზიით დამზადებული გამათბობელი 

ეს არის იაფი და მარტივი პროცედურა.გამათბობელი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა სამუშაო გარემოში.თუმცა, ექსტრუზიის მაქსიმალური სიგანის შეზღუდვის გამო, ის არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას გამათბობელთან, რომელსაც აქვს ფართო ფარფლები.

3.          კასტინგი

ქასთინგით დამზადებული გამათბობელი

შიჩამოსხმაგამათბობელი,ალუმინისსპილენძი ან თუთია არის გავრცელებული მასალები.ამ პროცესში, შერჩეული მასალების ინგოტები ჯერ დნება და გარკვეული წნევით შეჰყავთ გამათბობელის ჭურჭელში.მას შემდეგ, რაც ინექციური თხევადი მასალა გამაგრდება საძირკველში, ის გამოიყოფა და შემდგომი მინიმალური დამუშავება კეთდება ზედაპირის ნებისმიერი დეფექტის აღმოსაფხვრელად.უმჯობესია მიიღოთ რთული ფორმები მაღალი სიზუსტით.

4.          ცივი გაყალბება

ცივი ჭედვით დამზადებული გამათბობელი

ეს არის კიდევ ერთი მაღალი სიზუსტის წარმოების მიდგომა ალუმინისა და მისი შენადნობებისთვის შესაფერისი გამათბობელებისთვის.თუმცა, ის ასევე გამოიყენება სპილენძსა და ბრინჯაოზე.ცივი გაყალბება იყენებს ექსტრემალურ წნევას და დეფორმირებს ლითონის ფორმას ოთახის ტემპერატურაზე, რათა შეიქმნას მრგვალი და ელიფსური ქინძისთავები გამათბობელისთვის.გარდა ამისა, იგი გამოიყენება მაღალი სიმკვრივის ფარფლების დასამზადებლად, რაც გააძლიერებს სითბოს გადაცემას მაღალსიჩქარიანი ჰაერის ნაკადის პირობებში.

5.          3D ბეჭდვა

3D დაბეჭდილი სითბოს ჩაძირვა

3D ბეჭდვის, როგორც სითბოს ნიჟარების წარმოების მეთოდის განვითარება ტექნოლოგიური პროგრესის შედეგი იყო.ფხვნილის ფენის შერწყმა და ენერგიის მიმართული დეპონირების ტექნოლოგიები არის ორი ყველაზე პოპულარული მეთოდი სითბოს ნიჟარების ბეჭდვისას.

6.          ჭედურობა

ცივი შტამპით დამზადებული გამათბობელი 

Theჭედურობამეთოდი გამოიყენება იქ, სადაც საჭიროა ფარფლების შიგნით სითბოს მილების აგება.შემდეგ ლითონის ზოლების დაჭერით წარმოიქმნება ფარფლები.იმ შემთხვევებში, როდესაც გამოიყენება მაღალსიჩქარიანი ჭედური ტექნოლოგია, ის განსაკუთრებით ეფექტურია მასობრივი წარმოებისთვის.მიუხედავად ამისა, ფასი მაღალია.

დასკვნა

სითბოს ნიჟარები აუცილებელია მექანიკურ, ელექტრო და ელექტრონულ მოწყობილობებში.ამ სტატიაში მე მიმოვიხილე დეტალური დიზაინის პროცესი და წარმოება, რომელიც ორიენტირებულია ელექტრონიკის მოწყობილობებზე.გამათბობლების დიზაინი დიდ გავლენას ახდენს სითბოს გაფრქვევის სიჩქარეზე, ამიტომ დიზაინის თითოეული ეტაპი გადამწყვეტია შესრულების ოპტიმიზაციისთვის.გარდა ამისა, თერმული სიმულაცია დიზაინის შემდეგ გვეხმარება პრაქტიკული სამუშაო სცენარის გაგებაში და დიზაინის გაუმჯობესებაში.

აქ ProleanHub-ში გვყავს დიზაინერები ათწლეულზე მეტი გამოცდილებით და მოწინავე წარმოების ერთეულებით.ჩვენ გთავაზობთ უმაღლესი დონის გამათბობლების დიზაინსა და წარმოებას.გარდა ამისა, ჩვენი მექანიკური ინჟინრები ახდენენ დიზაინის სიმულაციას ფუნქციონირებისა და შესრულების გასაუმჯობესებლად.დაბოლოს, ჩვენი ხარისხის კონტროლის განყოფილება აკონტროლებს წარმოების თითოეულ ნაბიჯს, ასე რომ თქვენ არ გჭირდებათ კომპრომისზე წასვლა ჩვენი მომსახურების ხარისხთან, თუ თქვენ გჭირდებათ გამათბობელის წარმოება, უბრალოდდაგვიკავშირდით.

ხშირად დასმული კითხვები

როგორ გავაუმჯობესო გამათბობლების ეფექტურობა?

ეფექტურობა შეიძლება გაიზარდოს რამდენიმე გზით, მათ შორის სითბოს წინააღმდეგობის შემცირება, ფარფლების ზომის, ფორმისა და განლაგების ოპტიმიზაცია და ფარფლის ინტერფეისის გაუმჯობესება.

რა არის საუკეთესო მასალა გამათბობელებისთვის?

გამათბობელებისთვის საუკეთესო მასალაა სპილენძი და ალუმინის შენადნობები.თუმცა, ისევ და ისევ, სითბოს გადაცემის სიჩქარე დამოკიდებულია გამათბობელის დიზაინზე.

როგორ მუშაობს გამათბობელი?

სითბოს ნიჟარები დამზადებულია მაღალი თბოგამტარობის მასალებისგან, როგორიცაა სპილენძი და ალუმინი ფარფლებით.იგი მიმაგრებულია გაცხელებულ კომპონენტებზე და შთანთქავს სითბოს.შემდეგ აბსორბირებული სითბო იშლება გარემოში გამტარობის, კონვექციის ან გამოსხივების გზით.

რა არის დიზაინის ნაბიჯები სითბოს ნიჟარების?

აქ არის ნაბიჯები;

1. მასალის შერჩევა
2. ფარფლების ფორმის, ზომისა და მოწყობის დაფიქსირება
3. მიმაგრების დამაგრება (ჰაბაზანა და მოწყობილობის კომპონენტი)
4. ფარფლების თერმული ინტერფეისი
5. CAD დიზაინის თერმული სიმულაცია

რა არის საერთო წარმოების მიდგომები სითბოს ჩაძირვისთვის?

CNC დამუშავება, ჩამოსხმა, გაყალბება, ჭედურობა და 3D ბეჭდვა ჩვეულებრივი მიდგომებია.