Trumpa šilumnešio projektavimo ir gamybos apžvalga

Paskutinis atnaujinimas: 09/01;Skaitymo laikas: 6 min

Šilumos kriauklė

Aušintuvas yra termodinaminis įtaisas, kuris pašalina šilumą iš mechaninių, elektrinių ir elektroninių sistemų.Įvairiuose įrenginiuose ir mašinose būtina išlaikyti tam tikrą temperatūros diapazoną, kad būtų išlaikytas to įrenginio ar mašinos funkcionalumas.Čia atsiranda šilumos šalintuvų vaidmuo.Pavyzdžiui, jūsų nešiojamojo kompiuterio didelės mašinos įvairiose pramonės šakose turi išsklaidyti šilumą.Taigi pagalvokite, kaip plačiai jis naudojamas šiuolaikiniame technologijų pasaulyje.Aušintuvai išsklaido šilumą, perkeldami ją į reguliuojamą terpę, pvz., orą ar skystį, o tada pašalinami iš aparato ir pernešančios terpės.

Šiame straipsnyje trumpai apžvelgsimeaušintuvo veikimas, projektavimo žingsniai ir gamybos metodai.

Aušintuvo veikimas

Furjė šilumos perdavimo dėsnis, teigiantis, kad šiluma visada teka iš aukštos temperatūros į žemos temperatūros terpę, suteikia pagrindą šilumnešio funkcionavimui.Nors prietaisai gamina šilumą, kuri yra karštesnė už aplinkinį orą ar skystį, jie perduoda šią šilumą laidumo, konvekcijos arba kartais spinduliavimo būdu į vėsesnį kontaktą.

Pažvelkime į toliau pateiktą schemą, kad pamatytumėte, kaip veikia aušintuvas;

Šilumnešio darbo schema

·   Pasyvūs šilumos šalintuvai

Pasyvūs šilumnešiai natūraliai perneša sugertą šilumą į aplinkos orą be jėgos konvekcijos, pavyzdžiui, ventiliatoriaus ar vandens cirkuliacijos aplink juos.Paprastai jie yra didelės formos ir juose yra pelekų masyvas, veikiamas išorinės aplinkos.

·   Aktyvus šilumnešis

Aktyvų šilumos šalintuvą sudaro papildomas ventiliatorius arba orapūtė ir skystis, skirtas pašalinti šilumą, išskyrus natūralų būdą.Ši papildoma sąranka padidina šilumos išsklaidymo procesą priverstinės konvekcijos būdu.Pavyzdžiui, kai veikia ventiliatorius, jis padidina oro greitį ir greitai perduoda šilumą iš šilumos kriauklės į aplinką.

Šiluminės varžos skaičiavimas

Projektuojant šilumos šalintuvą, apskaičiuojama suminė šiluminė varža (R_hs) vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį norint suprasti galimą našumą ir efektyvumą, todėl pažiūrėkime, kaip jį galima apskaičiuoti;

R_hs= (T_j-T_a/P) – (R_th-jc) – R_I

P = bendra išsklaidyta šiluma

T_I= Maksimali įrenginio sandūros temperatūra esant 0C.

R_th-jc= Sujungimo su korpusu šiluminė varža

T_a= Aplinkos oro temperatūra ties⁰C.

R_I= sąsajos medžiagos atsparumas

R_aš= (t/P x P x K_I)

t = sąsajos medžiagos storis

K_I=Sąsajos medžiagos šilumos laidumas

L = šilumos šaltinio ilgis

W = šilumos šaltinio plotis

Šilumos kriauklės dizainas

Yra keli projektavimo etapai.Pažvelkime į kiekvieną iš jų trumpai.

1.          Medžiagos parinkimas

Šilumos laidumas yra viena iš esminių šilumos kriauklės medžiagos savybių, nes leidžia greitai perduoti šilumą iš šildomo įrenginio komponento į kriauklę ir aplinką.

Dvi pagrindinės medžiagos, naudojamos aušintuvams gaminti, yra vario ir aliuminio lydiniai.Taip yra todėl, kad jie pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, tokiomis kaip stiprumas, atsparumas korozijai, ilgaamžiškumas ir didelis šilumos laidumas.Tačiau, nors deimantas (2000 W/m/k) yra gana brangus, jis gali būti ideali medžiaga aukštos kokybės ir tikslių elektroninių prietaisų šilumos šalintuvams.

Be elektronikos dalių, ličio jonų baterijos gamina šilumą.Esant tokiai situacijai, varis arba aliuminis gali būti netinkamos šilumos kriauklės medžiagos.

Automobilių pramonės sprendimas šilumos valdymui yra nuostabesnio laidumo anglies pluošto medžiaga.

2.          Pelekų išdėstymas ir oro srautas

Kitas veiksnys, turintis įtakos aušintuvo veikimui, yra aušinimo skysčio terpė, kuri labai įtakoja šilumos išsklaidymo greitį.Todėl statant šilumos kriauklę svarbu atsižvelgti į formą, dydį ir pelekų išdėstymą.Parametrinio optimizavimo technikos naudojimas yra geriausias pasirinkimas norint rasti idealias parametrų reikšmes, kurios atitiktų nurodytus apribojimus ir pasiektų projektavimo tikslus.

• Padidinkite tarpą tarp pelekų, kad pagerintumėte oro srautą ir sumažintumėte šiluminę varžą.

• Kadangi didesnis paviršiaus plotas padidina laidumą ir konvekcinį šilumos perdavimą, o tai padeda išsklaidyti šilumą, apsvarstykite galimybę padidinti storį ir aukštį.

• Sukurkite mažesnį šiluminį ribinį sluoksnį, o oro srauto kryptis buvo sukurta idealiu kampu su šilumos kriaukle, kad padidėtų pelekų efektyvumas.

• Paruošę pelekų dizainą su CAD, galite imituoti šilumos perdavimo scenarijų, kad optimizuotumėte jo efektyvumą.

3.          Šildymo kriauklės tvirtinimas

Tai, kaip kriauklė yra prijungta prie įrenginio šildymo elemento, taip pat turi įtakos jo veikimui.Pasirinkite geriausią sujungimo būdą, kuris maksimaliai padidina šilumos perdavimo greitį iš atskirų tarpiklių, plokščių spyruoklinių spaustukų, epoksidinės dervos ir šiluminės juostos.

4.          Šiluminė sąsaja

Šilumos kriauklės defektai ir paviršiaus šiurkštumas turi įtakos didinant šiluminę varžą, nes sumažėja šiluminio kontakto plotas ir sąsajos slėgis.Norint išspręsti šią problemą, geriausias pasirinkimas yra šiluminės sąsajos medžiagos.Naudojant skystus polimerus, vašką, aliuminį, grafitą, juostas ant radiatoriaus ir prietaisų kaitinimo elemento paviršiaus, sumažėja šiluminė varža.

5.          Modeliavimas

Dizaino modeliavimas yra svarbus norint praktiškai pamatyti aušintuvo veikimą.Kompiuterinis modeliavimas pateikia tobulinimo idėją ir patvirtina dizainą, ar jis tinkamas reikalingoms programoms, ar ne.

Radiatoriaus gamybos procesas

Termiškai imitavus šilumos kriauklių dizainą, dabar jis pradėtas gaminti.Išsamiai pažiūrėkime į įvairius gamybos procesus;

1.          CNC apdirbimas

CNC apdirbimo būdu pagamintas aušintuvas

CNC apdirbimasyra geriausias sudėtingų formų aušintuvų gamybos būdas.Šis metodas dizaineriams suteikia daug lankstumo.Kriauklei sukurti naudojamas visas metalo blokas, kuriame CNC staklėmis nupjaunami reikiami pelekai ir išlenkiami nuo bloko pagrindo.Tačiau tai daug laiko reikalaujantis ir brangus metodas.

2.          Išspaudimas

Vienas iš labiausiai paplitusių šilumos kriauklių gamybos procesų yraekstruzija, kuris apima karštų plastinės medžiagos ruošinių presavimą į didelio stiprumo plieno štampus, kad būtų sukurti plokšteliniai pelekai.Jie naudojami daugeliui aušinimo programų, susijusių su aliuminio radiatoriais.Žinoma, aliuminis yra plačiausiai naudojama medžiaga šilumos kriauklių gamybai.

Šilumos kriauklė, pagaminta naudojant ekstruziją 

Tai nebrangi ir nesudėtinga procedūra.Šilumos kriauklės gali būti naudojamos įvairiose darbo aplinkose.Tačiau dėl maksimalaus ekstruzijos pločio apribojimo jo negalima naudoti su šilumos kriauklėmis su plačiomis briaunomis.

3.          Liejimas

Šilumos kriauklė, pagaminta su Casting

Vidujeliejimasšilumos kriaukle,aliuminio, varis arba cinkas yra įprastos medžiagos.Šiame procese pasirinktų medžiagų luitai pirmiausia išlydomi ir su tam tikru slėgiu įpurškiami į šilumos kriauklės štampą.Po to, kai įpurškiama skysta medžiaga sukietėja štampelyje, ji išleidžiama ir toliau atliekamas minimalus apdirbimas, kad būtų pašalinti bet kokie paviršiaus trūkumai.Geriausia išgauti sudėtingas formas su dideliu tikslumu.

4.          Šaltasis kalimas

Šilumos kriauklė, pagaminta iš šalto kalimo

Tai dar vienas didelio tikslumo gamybos būdas, skirtas aliuminiui ir jo lydiniams tinkamiems aušintuvams gaminti.Nors jis taip pat taikomas variui ir bronzai.Šaltasis kalimas naudoja didelį slėgį ir deformuoja metalo formą kambario temperatūroje, kad susidarytų apvalūs ir elipsiniai kaiščiai, skirti šilumos kriauklei.Be to, jis naudojamas didelio tankio pelekams gaminti, o tai pagerins šilumos perdavimą didelio greičio oro srauto sąlygomis.

5.          3D spausdinimas

3D spausdintas aušintuvas

3D spausdinimas, kaip šilumos šalintuvų gamybos būdas, buvo sukurtas dėl technologijų pažangos.Miltelių sluoksnio sintezės ir nukreiptos energijos nusodinimo technologijos yra du populiariausi spausdinimo šilumos kriauklių metodai.

6.          Antspaudavimas

Aušintuvas pagamintas šalto štampavimo būdu 

TheštampavimasŠis metodas naudojamas ten, kur reikia statyti šilumos vamzdžius pelekų viduje.Tada, spaudžiant metalines juostas, gaminami pelekai.Tais atvejais, kai naudojama didelės spartos štampavimo technologija, ji ypač efektyvi masinei gamybai.Nepaisant to, kaina yra didelė.

Išvada

Šilumos kriauklės yra būtinos mechaniniuose, elektriniuose ir elektroniniuose įrenginiuose.Šiame straipsnyje apžvelgiau detalų projektavimo procesą ir gamybą, daugiausia dėmesio skiriant elektronikos prietaisams.Šilumos šalintuvų konstrukcija daro didelę įtaką šilumos išsklaidymo greičiui, todėl norint optimizuoti našumą, būtina laikytis kiekvieno projektavimo žingsnio.Be to, šiluminis modeliavimas po projektavimo padeda suprasti praktinį darbo scenarijų ir patobulinti dizainą.

Čia, „ProleanHub“, turime daugiau nei dešimtmetę patirtį turinčių dizainerių ir pažangių gamybos padalinių.Teikiame aukščiausios klasės aušintuvų projektavimo ir gamybos paslaugas.Be to, mūsų mechanikos inžinieriai imituoja dizainą, kad pagerintų funkcionalumą ir našumą.Galiausiai, mūsų kokybės kontrolės skyrius stebi kiekvieną gamybos etapą, todėl jums nereikės daryti kompromisų dėl mūsų paslaugų kokybės, jei jums reikia šilumos kriauklės gamybos, tiesiogSusisiekite su mumis.

DUK

Kaip galiu pagerinti šilumos šalintuvų efektyvumą?

Efektyvumą galima padidinti keliais būdais, įskaitant mažinant atsparumą karščiui, optimizuojant pelekų dydį, formą ir išdėstymą bei tobulinant pelekų sąsają.

Kokia yra geriausia šilumos kriauklių medžiaga?

Geriausios medžiagos šilumos kriauklėms yra varis ir aliuminio lydiniai.Tačiau vėlgi, šilumos perdavimo greitis priklauso nuo šilumos kriauklės konstrukcijos.

Kaip veikia šilumos kriauklė?

Šilumos kriauklės yra pagamintos iš didelio šilumos laidumo medžiagų, tokių kaip varis ir aliuminis su pelekais.Jis pritvirtinamas prie šildomų komponentų ir sugeria šilumą.Tada sugerta šiluma išsisklaido aplinkoje per laidumą, konvekciją ar spinduliuotę.

Kokie yra šilumos kriauklių projektavimo žingsniai?

Štai žingsniai;

1. Medžiagos parinkimas
2. formos, dydžio ir pelekų išdėstymo fiksavimas
3. Priedo tvirtinimas (radiatoriaus ir įrenginio komponentas)
4. Šiluminė pelekų sąsaja
5. CAD projektavimo terminis modeliavimas

Kokie yra įprasti šilumos kriauklės gamybos būdai?

CNC apdirbimas, liejimas, kalimas, štampavimas ir 3D spausdinimas yra įprasti metodai.