Жылу қабылдағыштың дизайны мен өндірісіне қысқаша шолу

Соңғы жаңарту: 09/01;Оқу уақыты: 6 мин

Радиатор

Жылу қабылдағыш - механикалық, электрлік және электронды жүйелерден жылуды кетіретін термодинамикалық құрылғы.Түрлі құрылғылар мен машиналарда сол құрылғының немесе машинаның функционалдығын сақтау үшін температура диапазонын белгілі бір шекте ұстау өте маңызды.Мұнда жылу қабылдағыштардың рөлі ойнайды.Мысалы, ноутбуктің әртүрлі салалардағы ауыр техникасы оның жылуын таратуы керек.Ендеше оның бүгінгі технология әлемінде қаншалықты кең қолданылып жатқанын ойлап көріңізші.Жылу қабылдағыштар жылуды ауа немесе сұйықтық сияқты реттелетін ортаға беру арқылы таратады, содан кейін құрылғыдан және тасымалдаушы ортадан шығарылады.

Бұл мақала қысқаша түрде өтедіжылу қабылдағыштың жұмысы, жобалау қадамдары және өндіріс тәсілдері.

Жылу қабылдағыштың жұмысы

Жылудың әрқашан жоғары температурадан төмен температуралы ортаға өтетінін көрсететін жылу берудің Фурье заңы жылу қабылдағыштың жұмыс істеуінің негізін береді.Құрылғылар қоршаған ауадан немесе сұйықтықтан ыстық жылуды шығарған кезде, олар бұл жылуды өткізгіштік, конвекция немесе кейде сәулелену арқылы салқындатқыш контактіге береді.

Жылу қабылдағыштың жұмысының нақты суретін алу үшін төмендегі ағындық диаграмманы қарастырайық;

Раковинаның жұмыс істеу схемасы

·   Пассивті жылу қабылдағыштар

Пассивті жылу қабылдағыштар жұтылған жылуды табиғи түрде желдеткіш немесе олардың айналасындағы су айналымы сияқты күшті конвекциясыз қоршаған ауаға береді.Бұлар әдетте үлкен пішінді және сыртқы ортаның әсеріне ұшыраған қанатты массивтерді қамтиды.

·   Белсенді жылытқыш

Белсенді жылу қабылдағыш қосымша желдеткіштен немесе үрлегіштен және табиғи тәсілден басқа жылуды кетіруге арналған сұйықтықтан тұрады.Бұл қосымша орнату мәжбүрлі конвекция процесі арқылы жылуды тарату процесін арттырады.Мысалы, желдеткіш жұмыс істегенде, ол ауа жылдамдығын арттырады және жылуды радиатордан қоршаған ортаға жылдам береді.

Жылу кедергісін есептеу

Жылу қабылдағышты жобалау кезінде жалпы жылу кедергісін есептеу (R_hs) потенциалды өнімділік пен тиімділікті түсінуде маңызды рөл атқарады, сондықтан оны қалай есептеуге болатынын көрейік;

R_сағ= (Т_j-T_a/П) – (Р_th-jc) – Р_I

P= Жалпы бөлінген жылу

T_I= Құрылғының 0С кезіндегі ең жоғары қосылыс температурасы.

R_th-jc= Корпустың жылу кедергісі

T_a= Қоршаған ортаның температурасы⁰C.

R_I= Интерфейс материалының кедергісі

R_I= (t/L x W x K_I)

t = интерфейс материалының қалыңдығы

K_I=Интерфейс материалының жылу өткізгіштігі

L = Жылу көзінің ұзындығы

W = Жылу көзінің ені

Жылу қабылдағыштың дизайны

Жобалауда бірнеше қадамдар бар.Олардың әрқайсысына қысқаша тоқталайық.

1.          Материалды таңдау

Жылу өткізгіштік жылу қабылдағыш материалының маңызды сипаттамаларының бірі болып табылады, себебі ол қыздырылған құрылғының құрамдас бөлігінен раковинаға және қоршаған ортаға жылуды жылдам беруге мүмкіндік береді.

Жылу раковиналарын жасау үшін пайдаланылатын екі негізгі материал - мыс және алюминий қорытпалары.Бұл олардың беріктігі, коррозияға төзімділігі, беріктігі және жоғары жылу өткізгіштігі сияқты тамаша механикалық қасиеттерге ие болғандықтан.Дегенмен, бұл өте қымбат болса да, гауһар (2000 Вт/м/к) өнімділігі жоғары және дәлдігі жоғары электронды құрылғылардағы жылу қабылдағыштар үшін тамаша материал бола алады.

Электрондық бөлшектерден басқа, литий-иондық батареялар жылуды диссипациялауды қажет етеді.Мұндай жағдайда мыс немесе алюминий жылу қабылдағыш үшін оңтайлы материал болмауы мүмкін.

Автокөлік өнеркәсібінің жылуды басқаруға арналған шешімі - электрөткізгіштігі жоғары көміртекті талшықты материал.

2.          Қанаттардың орналасуы және ауа ағыны

Жылу раковинасының жұмысына әсер ететін тағы бір фактор - бұл жылуды тарату жылдамдығына айтарлықтай әсер ететін салқындатқыш орта.Сондықтан, жылу қабылдағышты салғанда, пішіні, өлшемі және финді орналасуы ескерілуі керек маңызды аспектілер болып табылады.Параметрлік оңтайландыру әдісін пайдалану көрсетілген шектеулерге сәйкес келетін және дизайн мақсаттарына жету үшін идеалды параметр мәндерін табудың ең жақсы нұсқасы болып табылады.

• Ауа ағынын жақсарту және жылу кедергісін азайту үшін желектер арасындағы кеңістікті жақсартыңыз.

• Үлкенірек бет ауданы өткізгіштік пен конвекциялық жылу беруді арттыратындықтан, жылу диссипациясына көмектесетіндіктен, қалыңдығы мен биіктігін арттыруды қарастырыңыз.

• Кішірек жылу шекаралық қабатын жасаңыз және ауа ағынының бағыты фин тиімділігін арттыру үшін жылу қабылдағышпен тамаша бұрышта жасалған.

• Қанаттар дизайнын CAD көмегімен дайындағаннан кейін оның тиімділігін оңтайландыру үшін жылу тасымалдау сценарийін модельдеуге болады.

3.          Жылытқышты бекіту

Раковинаның құрылғының қыздыру элементіне қосылу тәсілі де оның қаншалықты жақсы жұмыс істейтініне әсер етеді.Тоқтатқыштар, тегіс серіппелі қыстырғыштар, эпоксидті және термиялық таспа опцияларынан жылу беру жылдамдығын барынша арттыратын ең жақсы қосу әдісін таңдаңыз.

4.          Жылу интерфейсі

Жылу қабылдағыштың ақаулары мен бетінің кедір-бұдырлығы термиялық жанасу аймағы мен интерфейс қысымының төмендеуіне байланысты жылу кедергісін арттыруда рөл атқарады.Бұл мәселені шешу үшін жылу интерфейсінің материалдары ең жақсы таңдау болып табылады.Сұйық полимерлерді, балауызды, алюминийді, графитті және ленталарды жылу қабылдағыштың және құрылғылардың қыздыру элементінің бетінде пайдалану жылу кедергісін төмендетеді.

5.          Модельдеу

Дизайнды модельдеу жылу қабылдағыштың өнімділігін виртуалды түрде көру үшін маңызды.Компьютерлік модельдеу жақсарту идеясын береді және дизайнның қажетті қолданбаларға сәйкес келетінін немесе сәйкес келмейтінін растайды.

Жылу қабылдағышты өндіру процесі

Жылу раковиналарының дизайнын термиялық модельдеуден кейін ол өндіріске жіберілді.Әртүрлі өндіріс процесін егжей-тегжейлі қарастырайық;

1.          CNC өңдеу

CNC өңдеу арқылы жасалған жылу қабылдағыш

CNC өңдеукүрделі пішіндер үшін жылу раковинасын жасаудың ең жақсы тәсілі болып табылады.Бұл тәсіл дизайнерлерге үлкен икемділік береді.Раковинаны жасау үшін бүкіл металл блогы пайдаланылады, онда қажет қанаттар CNC машиналарымен кесіліп, блоктың түбінен бүгіледі.Дегенмен, бұл көп уақытты қажет ететін және қымбат әдіс.

2.          Экструзия

Жылу раковиналарын өндірудің ең кең таралған процестерінің бірі болып табыладыэкструзия, бұл пластина қанаттары жасау үшін иілгіш материалдың ыстық дайындамалары жоғары берік болат қалыпқа престеуді қамтиды.Олар алюминий радиаторларын қамтитын салқындату қолданбаларының көпшілігі үшін қолданылады.Әрине, алюминий - жылу қабылдағыштарды өндіру үшін ең көп қолданылатын материал.

Экструзиямен жасалған жылу қабылдағыш 

Бұл арзан және қарапайым процедура.Жылу раковиналарын әртүрлі жұмыс орталарында пайдалануға болады.Дегенмен, экструзия енінің максималды шектеуіне байланысты оны кең қанаттары бар жылу қабылдағыштармен пайдалану мүмкін емес.

3.          Кастинг

Құю арқылы жасалған жылу қабылдағыш

Ішіндекастингжылытқыштан,алюминий, мыс немесе мырыш жалпы материалдар болып табылады.Бұл процесте таңдалған материалдардың құймалары алдымен балқытылады және аздап қысыммен жылу қабылдағыштың штампына айдалады.Инъекцияланған сұйық материал қалыпта қатайғаннан кейін, ол босатылады және кез келген бет ақауларын жою үшін одан әрі минималды өңдеу жүргізіледі.Ең дұрысы күрделі пішіндерді жоғары дәлдікпен алу.

4.          Суық соғу

Суық соғу арқылы жасалған жылу қабылдағыш

Бұл алюминий және оның қорытпалары үшін жарамды жылу қабылдағыштарды өндірудің тағы бір жоғары дәлдігі.Дегенмен, ол мыс пен қола үшін де қолданылады.Суық соғу экстремалды қысымды пайдаланады және жылу қабылдағыш үшін дөңгелек және эллиптикалық түйреуіштер жасау үшін бөлме температурасында металл пішінін деформациялайды.Сонымен қатар, ол жоғары жылдамдықтағы ауа ағыны жағдайында жылу беруді жақсартатын жоғары тығыздықтағы қанаттар жасау үшін қолданылады.

5.          3D басып шығару

3D басып шығарылған жылу қабылдағыш

Жылу қабылдағыштарды өндіру әдісі ретінде 3D басып шығарудың дамуы технологиялық прогрестің нәтижесі болды.Ұнтақ қабатын біріктіру және бағытталған энергияны тұндыру технологиялары жылу қабылдағыштарды басып шығарудағы ең танымал екі әдіс болып табылады.

6.          Штамптау

Суық штамптау арқылы жасалған жылу қабылдағыш 

Theштамптауәдіс жылу құбырларын желбезектердің ішіне салу қажет болған жағдайда қолданылады.Содан кейін металл жолақтарды басу арқылы қанаттар шығарылады.Жоғары жылдамдықты штамптау технологиясы қолданылған жағдайларда, ол жаппай өндірісте әсіресе тиімді.Соған қарамастан бағасы жоғары.

Қорытынды

Жылу қабылдағыштар механикалық, электрлік және электронды құрылғыларда өте қажет.Бұл мақалада мен электронды құрылғыларға бағытталған егжей-тегжейлі жобалау процесі мен өндірісті қарастырдым.Жылу раковиналарының дизайны жылудың таралу жылдамдығына қатты әсер етеді, сондықтан өнімділікті оңтайландыру үшін әрбір дизайн қадамын орындау өте маңызды.Сонымен қатар, жобалаудан кейінгі термиялық модельдеу практикалық жұмыс сценарийін түсінуге және дизайнды жақсартуға көмектеседі.

Мұнда ProleanHub-те бізде он жылдан астам тәжірибесі бар және озық өндірістік қондырғылары бар дизайнерлер бар.Біз жоғары сапалы жылу қабылдағыштарды жобалау және өндіру қызметтерін ұсынамыз.Сонымен қатар, біздің инженер-механиктер функционалдылық пен өнімділікті жақсарту үшін дизайнды модельдейді.Соңында, біздің сапаны бақылау бөлімшесі әрбір өндіріс қадамын бақылайды, сондықтан сізге жылу қабылдағыш өндірісі қажет болса, біздің қызмет көрсету сапасына нұқсан келтірудің қажеті жоқ.бізбен хабарласыңы.

Жиі қойылатын сұрақтар

Жылу раковиналарының тиімділігін қалай жақсартуға болады?

Тиімділікті бірнеше жолмен арттыруға болады, соның ішінде қызуға төзімділікті азайту, желбезек өлшемін, пішінін және орналасуын оңтайландыру және желбезек интерфейсін жақсарту.

Жылытқыштар үшін ең жақсы материал қандай?

Раковиналарға арналған ең жақсы материалдар мыс және алюминий қорытпалары болып табылады.Тағы да, жылу беру жылдамдығы жылу қабылдағыштың дизайнына байланысты.

Жылытқыш қалай жұмыс істейді?

Жылу қабылдағыштар мыс және алюминий сияқты жоғары жылу өткізгіш материалдардан жасалған.Ол қыздырылған компоненттерге бекітіліп, жылуды сіңіреді.Содан кейін сіңірілген жылу өткізгіштік, конвекция немесе сәулелену арқылы қоршаған ортада таралады.

Жылу раковиналарын жобалау қадамдары қандай?

Міне, қадамдар;

1. Материалды таңдау
2. пішінін, өлшемін және желбезектердің орналасуын бекіту
3. Қондырманы бекіту (жылу қабылдағыш және құрылғы құрамдас бөлігі)
4. Қанаттардың термиялық интерфейсі
5. САПР дизайнын термиялық модельдеу

Жылу раковинасын өндірудің жалпы тәсілдері қандай?

CNC өңдеу, құю, соғу, штамптау және 3D басып шығару кең таралған әдістер болып табылады.