Īss pārskats par radiatora dizainu un ražošanu

Pēdējā atjaunināšana: 09/01;Lasīšanas laiks: 6 minūtes

Siltuma izlietne

Siltuma izlietne ir termodinamiska ierīce, kas noņem siltumu no mehāniskām, elektriskām un elektroniskām sistēmām.Dažādās ierīcēs un iekārtās ir svarīgi saglabāt temperatūras diapazonu noteiktā robežās, lai uzturētu šīs ierīces vai iekārtas funkcionalitāti.Šeit tiek izmantota siltuma izlietņu loma.Piemēram, jūsu klēpjdatora lielajām iekārtām dažādās nozarēs ir jāizkliedē siltums.Tāpēc padomājiet, cik plaši tas tiek izmantots mūsdienu tehnoloģiju pasaulē.Siltuma uztvērēji izkliedē siltumu, pārnesot to uz regulētu vidi, piemēram, gaisu vai šķidrumu, pēc tam izvadot no aparāta un pārneses vides.

Šajā rakstā īsumā tiks apskatītssiltuma izlietnes darbība, projektēšanas soļi un ražošanas pieejas.

Siltuma izlietnes darbība

Furjē siltuma pārneses likums, kas nosaka, ka siltums vienmēr plūst no augstas temperatūras uz zemas temperatūras vidi, nodrošina pamatu siltuma izlietnes funkcionēšanai.Kamēr ierīces ražo siltumu, kas ir karstāks nekā apkārtējais gaiss vai šķidrums, tās pārnes šo siltumu vadīšanas, konvekcijas vai dažkārt starojuma ceļā uz vēsāku kontaktu.

Apskatīsim tālāk redzamo blokshēmu, lai iegūtu skaidru priekšstatu par siltuma izlietnes darbību;

Plūsmas diagramma siltuma izlietnes darbam

·   Pasīvās siltuma izlietnes

Pasīvās siltuma izlietnes dabiski pārnes absorbēto siltumu uz apkārtējo gaisu bez spēka konvekcijas, piemēram, ventilatora vai ūdens cirkulācijas ap tām.Tie parasti ir lielas formas un satur spuru masīvu, kas pakļauta ārējai videi.

·   Aktīvā siltuma izlietne

Aktīvā siltuma izlietne sastāv no papildu ventilatora vai pūtēja un šķidruma, kas iestatīts siltuma noņemšanai, kas nav dabiskā pieeja.Šis papildu iestatījums palielina siltuma izkliedes procesu piespiedu konvekcijas procesā.Piemēram, kad darbojas ventilators, tas palielina gaisa ātrumu un ātri pārnes siltumu no dzesētāja uz apkārtējo vidi.

Termiskās pretestības aprēķins

Radiatora projektēšanas laikā tiek aprēķināta kopējā siltuma pretestība (R_hs) ir būtiska loma potenciālās veiktspējas un efektivitātes izpratnē, tāpēc redzēsim, kā to var aprēķināt;

R_hs= (T_j-T_a/P) – (R_th-jc) – R_I

P = kopējais izkliedētais siltums

T_I= Maksimālā ierīces savienojuma temperatūra pie 0C.

R_th-jc= Savienojums ar korpusu termiskā pretestība

T_a= Apkārtējā gaisa temperatūra plkst⁰C.

R_I= saskarnes materiāla pretestība

R_es= (t/L x W x K_I)

t = saskarnes materiāla biezums

K_I=Saskarnes materiāla siltumvadītspēja

L = siltuma avota garums

W = siltuma avota platums

Siltuma izlietnes dizains

Projektēšanai ir vairāki soļi.Apskatīsim katru no tiem īsumā.

1.          Materiāla izvēle

Siltumvadītspēja ir viena no būtiskajām siltuma izlietnes materiāla īpašībām, jo ​​tā ļauj ātri pārnest siltumu no apsildāmās ierīces sastāvdaļas uz izlietni un vidi.

Divi primārie materiāli, ko izmanto siltuma izlietņu izgatavošanai, ir varš un alumīnija sakausējumi.Tas ir tāpēc, ka tiem ir lieliskas mehāniskās īpašības, piemēram, izturība, izturība pret koroziju, izturība un augsta siltuma vadītspēja.Tomēr, lai gan dimants (2000 W/m/k) ir diezgan dārgs, tas var būt ideāls materiāls augstas veiktspējas un precizitātes elektronisko ierīču siltuma izlietnēm.

Papildus elektronikas daļām, litija jonu akumulatori rada siltuma izkliedi, ir nepieciešama.Šādā situācijā varš vai alumīnijs var nebūt optimālais materiāls siltuma izlietnei.

Automobiļu rūpniecības risinājums siltuma pārvaldībai ir vairāk pasakains vadītspējas oglekļa šķiedras materiāls.

2.          Spuru izvietojums un gaisa plūsma

Vēl viens faktors, kas ietekmē siltuma izlietnes veiktspēju, ir dzesēšanas šķidruma vide, kas būtiski ietekmē siltuma izkliedes ātrumu.Tāpēc, veidojot siltuma izlietni, forma, izmērs un spuru izvietojums ir svarīgi aspekti, kas jāņem vērā.Parametru optimizācijas tehnikas izmantošana ir labākais risinājums, lai atrastu ideālās parametru vērtības, kas atbilst norādītajiem ierobežojumiem un sasniegtu projektēšanas mērķus.

• Uzlabojiet atstarpi starp spurām, lai uzlabotu gaisa plūsmu un samazinātu termisko pretestību.

• Tā kā lielāks virsmas laukums palielina vadītspējas un konvekcijas siltuma pārnesi, veicinot siltuma izkliedi, apsveriet iespēju palielināt biezumu un augstumu.

• Izveidojiet mazāku termisko robežslāni, un gaisa plūsmas virziens tika izveidots ideālā leņķī ar siltuma izlietni, lai palielinātu spuras efektivitāti.

• Pēc spuru dizaina sagatavošanas ar CAD varat simulēt siltuma pārneses scenāriju, lai optimizētu tā efektivitāti.

3.          Siltuma izlietnes stiprinājums

Tas, kā izlietne ir savienota ar ierīces sildelementu, ietekmē arī tā darbību.Izvēlieties labāko savienošanas metodi, kas maksimāli palielina siltuma pārneses ātrumu, izmantojot starplikas, plakanas atsperu klipus, epoksīda un termolentes iespējas.

4.          Termiskā saskarne

Siltuma izlietnes defektiem un virsmas raupjumam ir nozīme siltuma pretestības palielināšanā, jo samazinās termiskā kontakta laukums un saskarnes spiediens.Lai novērstu šo problēmu, labākā izvēle ir termiskās saskarnes materiāli.Izmantojot šķidros polimērus, vasku, alumīniju, grafītu un lentes uz siltuma izlietnes un ierīču sildelementa virsmas, tiek samazināta siltuma pretestība.

5.          Simulācija

Dizaina simulācija ir svarīga, lai redzētu siltuma izlietnes veiktspēju virtuāli.Datorsimulācija sniedz ideju par uzlabojumiem un apstiprina dizainu neatkarīgi no tā, vai tas ir piemērots nepieciešamajiem lietojumiem vai nē.

Radiatora ražošanas process

Pēc siltuma izlietņu dizaina termiskās simulācijas tagad tas ir nodots ražošanai.Detalizēti aplūkosim dažādus ražošanas procesus;

1.          CNC apstrāde

Siltuma izlietne izgatavota ar CNC apstrādi

CNC apstrādeir labākā pieeja sarežģītu formu radiatoru ražošanai.Šī pieeja dizaineriem dod lielu elastību.Izlietnes izveidošanai tiek izmantots viss metāla bloks, kur ar CNC mašīnām tiek izgrieztas nepieciešamās spuras un izliektas no bloka pamatnes.Tomēr tā ir laikietilpīga un dārga metode.

2.          Ekstrūzija

Viens no visizplatītākajiem siltuma izlietņu ražošanas procesiem irekstrūzija, kas ietver karstu kaļamā materiāla sagatavju presēšanu augstas stiprības tērauda veidnē, lai izveidotu plākšņu spuras.Tos izmanto lielākajai daļai dzesēšanas ierīču, kas saistītas ar alumīnija siltuma izlietnēm.Protams, alumīnijs ir visplašāk izmantotais materiāls siltuma izlietņu ražošanā.

Siltuma izlietne izgatavota ar ekstrūzijas palīdzību 

Tā ir lēta un vienkārša procedūra.Siltuma izlietnes var izmantot dažādās darbības vidēs.Tomēr maksimālā ekstrūzijas platuma ierobežojuma dēļ to nevar izmantot ar siltuma izlietnēm, kurām ir platas spuras.

3.          Liešana

Siltuma izlietne izgatavota ar Casting

Iekšliešanano siltuma izlietnes,alumīnija, varš vai cinks ir izplatītākie materiāli.Šajā procesā atlasīto materiālu lietņi vispirms tiek izkausēti un ar nelielu spiedienu ievadīti siltuma izlietnes veidnē.Pēc tam, kad ievadītais šķidrais materiāls ir sacietējis presformā, tas tiek atbrīvots, un tiek veikta turpmāka minimāla apstrāde, lai novērstu jebkādas virsmas nepilnības.Vislabāk ir iegūt sarežģītas formas ar augstu precizitātes pakāpi.

4.          Aukstā kalšana

Siltuma izlietne izgatavota ar aukstu kalšanu

Tā ir vēl viena augstas precizitātes ražošanas pieeja siltuma izlietnēm, kas piemērotas alumīnijam un tā sakausējumiem.Lai gan tas attiecas arī uz varu un bronzu.Aukstā kalšana izmanto ārkārtēju spiedienu un deformē metāla formu istabas temperatūrā, lai izveidotu apaļas un eliptiskas tapas siltuma izlietnei.Turklāt to izmanto, lai ražotu spuras ar augstu blīvumu, kas uzlabos siltuma pārnesi ātrgaitas gaisa plūsmas apstākļos.

5.          3D druka

3D drukāta siltuma izlietne

3D drukas kā siltuma izlietņu ražošanas metodes attīstība radās tehnoloģiskā progresa rezultātā.Pulvera slāņa saplūšana un virzītas enerģijas nogulsnēšanas tehnoloģijas ir divas populārākās metodes siltuma izlietņu drukāšanā.

6.          Apzīmogošana

Siltuma izlietne izgatavota ar aukstu štancēšanu 

Theapzīmogošanametode tiek izmantota, ja nepieciešams izbūvēt siltuma caurules spuru iekšpusē.Pēc tam, nospiežot metāla sloksnes, tiek ražotas spuras.Gadījumos, kad tiek izmantota ātrgaitas štancēšanas tehnoloģija, tā ir īpaši efektīva masveida ražošanā.Neskatoties uz to, cena ir augsta.

Secinājums

Siltuma izlietnes ir būtiskas mehāniskās, elektriskās un elektroniskās ierīcēs.Šajā rakstā esmu apskatījis detalizētu projektēšanas procesu un ražošanu, koncentrējoties uz elektronikas ierīcēm.Siltuma izlietņu dizains lielā mērā ietekmē siltuma izkliedes ātrumu, tāpēc katrs projektēšanas posms ir ļoti svarīgs, lai optimizētu veiktspēju.Turklāt termiskā simulācija pēc projektēšanas palīdz izprast praktisko darba scenāriju un uzlabot dizainu.

Šeit, ProleanHub, mums ir dizaineri ar vairāk nekā desmit gadu pieredzi un progresīvām ražošanas vienībām.Mēs sniedzam augstākās klases siltuma izlietņu projektēšanas un ražošanas pakalpojumus.Turklāt mūsu mehānikas inženieri simulē dizainu, lai uzlabotu funkcionalitāti un veiktspēju.Visbeidzot, mūsu kvalitātes kontroles departaments uzrauga katru ražošanas posmu, tāpēc jums nav jāpiekāpjas ar mūsu pakalpojumu kvalitāti, ja jums ir nepieciešama siltuma izlietnes ražošana, vienkāršiSazinies ar mums.

BUJ

Kā es varu uzlabot siltuma izlietņu efektivitāti?

Efektivitāti var palielināt vairākos veidos, tostarp samazinot karstumizturību, optimizējot spuras izmēru, formu un izvietojumu un uzlabojot spuras saskarni.

Kāds ir labākais materiāls siltuma izlietnēm?

Labākie siltuma izlietņu materiāli ir vara un alumīnija sakausējumi.Tomēr atkal siltuma pārneses ātrums ir atkarīgs no siltuma izlietnes konstrukcijas.

Kā darbojas siltuma izlietne?

Siltuma izlietnes ir izgatavotas no materiāliem ar augstu siltumvadītspēju, piemēram, vara un alumīnija ar spurām.Tas tiek piestiprināts pie apsildāmajām sastāvdaļām un absorbē siltumu.Tad absorbētais siltums izkliedējas apkārtējā vidē vadīšanas, konvekcijas vai starojuma rezultātā.

Kādi ir siltuma izlietņu projektēšanas soļi?

Šeit ir norādītas darbības;

1. Materiāla izvēle
2. spuru formas, izmēra un izvietojuma fiksēšana
3. Piestiprinājuma nostiprināšana (siltuma izlietne un ierīces sastāvdaļa)
4. Spuru termiskā saskarne
5. CAD dizaina termiskā simulācija

Kādas ir izplatītākās siltuma izlietnes ražošanas metodes?

CNC apstrāde, liešana, kalšana, štancēšana un 3D drukāšana ir izplatītas pieejas.