Issiqlik quvurlari issiqlik moslamalari bo'yicha yakuniy qo'llanma: ishlash printsipi, turlari va tanlovi
Kirish
Serverlar va invertorlardan tortib LED yoritgichlar va elektr transport vositalariga-yuqori{0}}quvvatli{1}}elektronikaning bugungi dunyosida issiqlikni boshqarish unumdorlik va ishonchlilik uchun juda muhim. Statistika shuni ko'rsatadielektron nosozliklarning 55% dan ortigʻi harorat-bilan bogʻliq. Qurilmalar kichikroq va kuchliroq bo'lganda, an'anaviy sovutish usullari ko'pincha muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. ni kiritingissiqlik trubkasi issiqlik moslamasi: issiqlik uzatishning fazali- tamoyillarini ilg‘or qanot dizaynlari bilan birlashtirgan passiv, yuqori samarali issiqlik boshqaruv yechimi.
Ushbu keng qamrovli qo'llanma issiqlik quvurlari issiqlik moslamalari haqida bilishingiz kerak bo'lgan hamma narsani ko'rsatib beradi: ular qanday ishlaydi, ularning asosiy komponentlari, turli xil turlari, ishlash testlari va ilovangiz uchun to'g'ri tanlash. Bundan tashqari, muhandislik qarorlarini oqilona qabul qilishingizga yordam berish uchun issiqlik quvurlarini bug 'kamerasi texnologiyasi bilan taqqoslaymiz.
Issiqlik quvuri nima?
Issiqlik quvurlari radiatorlariga sho'ng'ishdan oldin, asosiy savolni tushunish kerak:a nimaissiqlik trubkasi?
A issiqlik trubkasiikki qattiq interfeys oʻrtasida issiqlikni samarali oʻtkazish uchun issiqlik oʻtkazuvchanlik va fazaviy oʻtish tamoyillarini birlashtirgan-issiqlik oʻtkazuvchi qurilmadir. Birinchi marta General Motors kompaniyasidan RS Gaugler tomonidan 1942 yilda patentlangan va keyinchalik 1963 yilda Los Alamos milliy laboratoriyasida Jorj Grover tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan issiqlik quvurlari zamonaviy elektronika sovutishda ajralmas bo'lib qoldi.
Issiqlik trubasining go'zalligi uning soddaligidadir: u harakatlanuvchi qismlarni o'z ichiga olmaydi, tashqi quvvatni talab qilmaydi va issiqlikni bir xil o'lchamdagi qattiq mis tayoqqa qaraganda yuzlab marta samaraliroq uzata oladi.
Issiqlik quvurlari qanday ishlaydi?
Tushunishissiqlik quvurlari qanday ishlaydiissiqlik boshqaruvi bilan shug'ullanadigan har bir kishi uchun juda muhimdir. Operatsiya doimiy bug'lanish-kondensatsiya davriga tayanadi:
To'rt bosqichli-tsikl
Bug'lanish: Issiq interfeysda (evaporator bo'limi) issiqlik o'tkazuvchan qattiq sirt bilan aloqa qilgan suyuqlik bu sirtdan issiqlikni yutib, bug'ga aylanadi.
Bug 'oqimi: Keyin bug 'issiqlik trubkasi bo'ylab bug'lanish paytida hosil bo'lgan bosim gradienti tomonidan boshqariladigan sovuq interfeysga (kondenser qismi) boradi.
Kondensatsiya:Bug 'sovutgich uchida yana suyuqlikka kondensatsiyalanadi va bug'lanishning yashirin issiqligini chiqaradi.
Qaytish oqimi:Suyuqlik issiq interfeysga kapillyar ta'sir (tayoq tuzilishi orqali), markazdan qochma kuch yoki tortishish orqali qaytadi va tsikl takrorlanadi.
Ushbu bosqich{0}}o'zgarish mexanizmi natijasidasamarali issiqlik o'tkazuvchanligi 100 dan 1000 baravar yuqoriqattiq misga qaraganda issiqlikni minimal harorat pasayishi bilan masofalarga tashish imkonini beradi.
Issiqlik quvurlari tuzilishi va komponentlari
Oddiy issiqlik trubkasi uchta asosiy qismdan iborat:
1. Konvert
Ishchi suyuqlikni o'z ichiga olgan muhrlangan quvur. Umumiy materiallarga quyidagilar kiradi:
Mis: Elektronikani sovutish uchun eng keng tarqalgan, mukammal issiqlik o'tkazuvchanligi
alyuminiy: Yengil, kosmik kemalar uchun ammiak ishlaydigan suyuqlik bilan ishlatiladi
Zanglamaydigan po'lat: Yuqori haroratli-yoki korroziy muhitlar uchun
2. Pilla tuzilishi
Quvurlangan suyuqlikni qaytarish uchun kapillyar ta'sirdan foydalanadigan quvur ichidagi gözenekli astar. Umumiy tayoq turlariga quyidagilar kiradi:
| Wick turi | Teshik radiusi | O'tkazuvchanlik | Eng yaxshi orientatsiya |
|---|---|---|---|
| Yivli | Katta | Yuqori | Gorizontal yoki tortishish-yordamlangan |
| Ekran mash | O'rta | O'rta | O'rtacha orientatsiya moslashuvchanligi |
| Sinterlangan kukun | Kichik | Past | Har qanday orientatsiya (jumladan, tortishish kuchiga qarshi-) |
| Kompozit | O'zgaruvchan | O'zgaruvchan |
Gibrid ilovalar |
Sinterlangan quvur
Changni sinterlash + sayoz truba
3. Ishlaydigan suyuqlik
Suyuqlik ish harorati oralig'iga qarab tanlanadi:
| Suyuqlik | Harorat diapazoni | Oddiy ilovalar |
|---|---|---|
| Suv | 30-200 daraja | Aksariyat elektronika sovutish |
| Ammiak | -60-100 daraja | Kosmik kemaning issiqlik nazorati |
| Metanol | 10-130 daraja | Past haroratli elektronika- |
| Aseton | 0-120 daraja | Maishiy elektronika |
| natriy | 600-1100 daraja | Yuqori haroratli-sanoat |
Issiqlik trubkasi issiqlik moslamasi: to'liq yig'ish
A issiqlik trubkasi issiqlik moslamasito'liq sovutish eritmasini yaratish uchun bir yoki bir nechta issiqlik quvurlarini qanotli strukturaga (odatda alyuminiy yoki mis) birlashtiradi. Issiqlik quvurlari super{1}}issiqlik o'tkazgichlari rolini o'ynaydi, ular issiqlikni tayanchdan qanotlarga tez o'tkazadi, u erda konveksiya (fan bilan yoki fansiz) orqali tarqaladi.
Ishlab chiqarish jarayoni
Issiqlik quvurlarini ishlab chiqarish: Naycha ishlaydigan suyuqlik bilan to'ldiriladi, evakuatsiya qilinadi va muhrlanadi.
Fin qo'shimchasi: Qanotlar issiqlik quvurlariga quyidagi usullar yordamida biriktiriladi:
Lehimlash / payvandlash: Past termal qarshilik bilan kuchli metallurgiya bog'lanishini ta'minlaydi
Fermuar qanotlari (Skived/Buklangan): Yuqori fin zichligi uchun shtamplangan va buklangan qanotlar quvurlar ustida siljiydi
Oʻrnatilgan/Fit tugmasini bosing: Issiqlik quvurlari yivli taglik plastinkasiga bosilgan
Issiqlik quvurlari konstruksiyalarining turlari
Issiqlik quvurlari konstruktsiyalarining asosiy turlari:
1. Sinterlangan issiqlik trubkasi
Ishlab chiqarish: Mis kukuni ichki devorga sinterlanadi
Ko'rinadigan zichlik: Kukun zarrachalarining kattaligi va tartibsizlikni aks ettiradi; pastroq ko'rinadigan zichlikdagi kukun to'ldirish vaqtida "ark ko'prigi" shakllanishining oldini olishga yordam beradi
Afzalliklar: Kuchli kapillyar kuch, har qanday yo'nalishda ishlaydi (jumladan, tortishish kuchiga qarshi-)
Oddiy foydalanish: CPU sovutgichlari, yuqori-quvvatli elektronika
2. Yivli issiqlik trubkasi
Ishlab chiqarish: Sayoz yoki chuqur oluklar trubaning ichida ekstrudirovka qilinadi yoki ishlov beriladi
Afzalliklar: Yuqori o'tkazuvchanlik, suyuqlik oqimiga nisbatan past qarshilik
Tishlar soni: D6: 80-100 tish, D8: 135 tish
Oddiy foydalanish: Gorizontal yoki gravitatsiya{0}}yordamli ilovalar
3. Kompozit issiqlik trubkasi (sinterlangan + yivli)
Ishlab chiqarish: Suyuqlik oqimi uchun oluklarni qo'shimcha kapillyar kuch uchun sinterlangan qatlam bilan birlashtiradi
Afzalliklar: Sof sinterlangan quvurlarga qaraganda yuqori Q-max, tortishish-ga qarshi mukammal ishlash
Dizaynni hisobga olish: Qisman kukun-to'ldirilganda, salbiy burchakni tekshirish alohida e'tibor talab qiladi
Oddiy foydalanish: Gorizontal va tortishish kuchiga qarshi{0}}talab qiluvchi ilovalar
4. Yupqa/moslashuvchan issiqlik trubkasi
Ishlash printsipi: Bug'lanish qismiga issiqlik kiritilganda, ishchi suyuqlik bug'lanadi va bug 'kanallariga kiradi, so'ngra kondensatsiyalanadi va kapillyar kuch orqali qaytib keladi.
Boshqarish parametrlari:
Zarrachalar hajmi taqsimoti: Dagʻalroq kukun=yuqori porozlik, yuqori oʻtkazuvchanlik
Markaziy novda hajmi: Sinterlangan qatlam qalinligi va bug 'kanalining o'lchamiga ta'sir qiladi
Kukunni to'ldirish zichligi: to'ldirish mashinasining tebranish chastotasi bilan bog'liq
Sinterlash harorati: taxminan 9 soat davomida 900 ~ 1030 daraja
Bug 'xonasi va issiqlik trubkasi: qaysi biri yaxshiroq?
Issiqlik boshqaruvida keng tarqalgan savolbug 'xonasiissiqlik quvuriga qarshi-qaysi texnologiyani tanlash kerak? Ikkalasi ham bir xil faza{1}}oʻzgarish printsipi asosida ishlaydi, lekin ular geometriya va qoʻllanilishi jihatidan farq qiladi.
Asosiy farqlar
| Xususiyat | Issiqlik trubkasi | Bug 'xonasi |
|---|---|---|
| Issiqlik tarqalishi | Chiziqli (quvur o'qi bo'ylab) | 2D planar taqsimot |
| Qalinligi profili | Odatda 3-6 mm | 0,3 mm gacha nozik |
| Hotspots uchun javob | Oʻrtacha{0}}quvur joylashuviga bogʻliq | Zo'r{0}}darhol diffuziya |
| Narxi | Past (etuk ishlab chiqarish) | Yuqori (aniq muhrlash talab qilinadi) |
| Eng yaxshi foydalanish holati | Noutbuklar, ish stollari, kattaroq qurilmalar | Smartfonlar, ultrabuklar, nozik qurilmalar |
bug 'xonasi
Samaradorlikni taqqoslash
Bug 'kameralari odatda taklif qiladi20-30% yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligicheklangan joylarda teng issiqlik quvurlari o'rnatish ko'ra. Biroq, issiqlik quvurlari issiqlikni uzoqroq masofalarga ko'chirish kerak bo'lganda (masalan, anakart chetidagi GPUdan orqa egzoz qanotlariga) ustunlik qiladi.
Har birini qachon tanlash kerak
Qachon issiqlik quvurlarini tanlang :
You need to transport heat over distances >100 mm
Kattaroq qanotlar va bir nechta muxlislar uchun joy mavjud
Xarajatlarni nazorat qilish ustuvor ahamiyatga ega
Qurilma jismoniy stressni boshdan kechirishi mumkin (issiqlik quvurlari mexanik jihatdan bardoshli)
Qachon bug 'kameralarini tanlang :
Joy juda cheklangan (nozik qurilmalar)
Issiqlikni tezda katta maydonga tarqatishingiz kerak
Siz yuqori issiqlik oqimi zichligidagi faol nuqtalar bilan ishlayapsiz
Ilova yuqori narxni oqlashi mumkin
Issiqlik quvurlari ishlash parametrlari va sinovlari
Sifatni ta'minlash uchun issiqlik quvurlari qattiq sinovdan o'tkaziladi:
1. Issiqlik tashish cheklovlari
Issiqlik quvurlarining maksimal quvvatini aniqlaydigan beshta asosiy issiqlik uzatish cheklovlari mavjud:
| Cheklash | Tavsif | Sabab |
|---|---|---|
| Yopishqoq | Viskoz kuchlar bug 'oqimini oldini oladi | Tavsiya etilgan harorat ostida ishlash |
| Sonic | Bug'lanish bug'lanish moslamasidan chiqishda tovush tezligiga etadi | Past ish haroratida juda ko'p quvvat |
| Ishtirok etish | Yuqori tezlikdagi bug-kondensatning qaytishini oldini oladi | Yuqorida ishlab chiqilgan quvvat kiritishi bilan ishlash |
| Kapillyar | Bosimning pasayishi kapillyar nasosning boshidan oshadi | Kirish quvvati loyihaviy quvvatdan oshib ketadi |
| Qaynatish | Evaporatatorda qaynayotgan plyonka | Yuqori radial issiqlik oqimi |
Thekapillyar chegaraOdatda issiqlik quvurlarini loyihalashda cheklovchi omil bo'lib, unga ish yo'nalishi va tayoq tuzilishi kuchli ta'sir ko'rsatadi.
2. Delta T (DT) testi
Evaporatator va kondensator uchlari orasidagi harorat farqini o'lchaydi. Kichikroq DT yaxshi izotermik ishlashni ko'rsatadi. Sanoat standarti:DT bilan 100% tekshirish 5 darajadan kam yoki unga teng.
3. Q-maksimal test
ni aniqlaydimaksimal issiqlik tashish qobiliyati(Vattlarda) tayoq qurib ketguncha. Bu tayoq tuzilishi, suyuqlik va yo'nalishga bog'liq.
4. Xavfsizlik/burst sinovi
Issiqlik quvurlari yuqori haroratga oqishsiz bardosh berish uchun sinovdan o'tgan bosimli idishlardir. Oddiyishlamay qolish harorati: 320 darajaoqish uchun.
5. Issiqlik qarshiligini hisoblash
Kukunli metall tayoqli mis/suv issiqlik trubkasi uchun taxminan issiqlik qarshiligi bo'yicha ko'rsatmalar:
Evaporatator/kondenser: 0,2 daraja/Vt/sm² (tashqi sirt maydoniga qarab)
Eksenel: 0,02 daraja /Vt/sm² (bug 'bo'shlig'ining kesma maydoniga asoslangan-)
Misol: 1,27 sm diametrli, 30,5 sm uzunlikdagi issiqlik trubkasi 5 sm evaporatator va kondensator uzunligi bilan 75 Vt quvvat sarflaydigan issiqlik trubkasi uchun hisoblangan DT ≈ 3,4 daraja.
Issiqlik quvurlari issiqlik moslamalarining afzalliklari
Ultra-Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi: Issiqlikni qattiq misga qaraganda 100-1000 marta yaxshi uzatadi
Izotermik operatsiya: Evaporatator va kondensator o'rtasidagi harorat farqi juda kichik
Yengil va ixcham: Zamonaviy elektronika uchun nozik dizaynlarni yoqadi
Harakatlanuvchi qismlar yo'q: Ovozsiz ishlash va yuqori ishonchlilik
Keng ish diapazoni: Kriogen (-243 daraja)dan yuqori haroratli (1000 daraja) ilovalargacha
Passiv operatsiya: Tashqi quvvat talab qilinmaydi
Umumiy materiallar: Guruch va binafsha mis
Issiqlik moslamasi dizayni uchun moddiy farqlarni tushunish juda muhimdir:
Binafsha mis (C1100)
Poklik: >99,9% toza mis
Issiqlik o'tkazuvchanligi: Ajoyib
Ilovalar: Issiqlik quvurlari, suv sovutish plitasi quvurlari
Xususiyatlari: Guruchga qaraganda yaxshiroq o'tkazuvchanlik va issiqlik uzatish
Guruch (mis-rux qotishmasi)
Tarkibi: Mis + sink (mis miqdori odatda 60-80%)
Xususiyatlari: Yuqori qattiqlik, yaxshi egiluvchanlik, yaxshi korroziyaga chidamlilik
Ilovalar: Strukturaviy komponentlar, suv sovutish plitasining birikmalari
Xususiyatlari: Oksidlanishga yaxshi qarshilik, sof misga qaraganda past issiqlik o'tkazuvchanligi
O'rnatilgan mis quvurli sovuq plastinka
Ikkala materialni ham afzalliklaridan foydalanish uchun birlashtiradi: tez issiqlik o'tkazuvchanligi uchun binafsha mis, korroziyaga chidamliligi va struktura barqarorligi uchun guruch.
Dizayn masalalari va tanlash bo'yicha qo'llanma
1-qadam: Talablarni aniqlang
Issiqlik yuki (Q): Qancha vatt sarflash kerak?
Maksimal ruxsat etilgan harorat: Tbirlashmayoki Thol
Atrof-muhit sharoitlari: Havo oqimi, harorat, makon cheklovlari
Orientatsiya: Issiqlik quvurlari gorizontal, vertikal yoki tortishish kuchiga qarshi ishlaydimi?
2-qadam: Orientatsiyaga asoslangan holda Wick turini tanlang
| Orientatsiya | Tavsiya etilgan Wick | Sabab |
|---|---|---|
| Gravitatsiya-yordamli (evaporatator ustidagi kondensator) | Yivli yoki to'rli | Katta teshik radiusi, yuqori o'tkazuvchanlik |
| Gorizontal | Sinterlangan yoki kompozitsion | Balanslangan kapillyar kuch |
| Gravitatsiyaga qarshi-(kondensator ustidagi bug'lantiruvchi) | Faqat sinterlangan | Kichik gözenek radiusi, kuchli kapillyar kuch |
3-qadam: Issiqlik quvurlari hajmi va miqdorini aniqlang
Diametri: Umumiy o'lchamlar 4mm, 6mm, 8mm. Kattaroq diametrlar ko'proq issiqlikni tashiydi, lekin ko'proq joy talab qiladi
Quvurlar soni: Issiqlikni tarqatish va issiqlik qarshiligini kamaytirish uchun parallel ravishda ishlatiladigan bir nechta issiqlik quvurlari
4-qadam: Fin dizayni
Fin materiali: alyuminiy (engil, tejamkor{0}}yoki mis (yuqori o'tkazuvchanlik)
Fin zichligi: Ko'proq qanotlar sirt maydonini oshiradi, lekin havo oqimini cheklashi mumkin
Qo'shish usuli: Lehimli bo'g'inlar eng yaxshi issiqlik ko'rsatkichlarini ta'minlaydi
Sanoat bo'ylab ilovalar
Issiqlik quvurlari radiatorlari turli maqsadlarda qo'llaniladi:
| Qo'llash sohasi | Misollar |
|---|---|
| Quvvat elektronikasi | Invertorlar, IGBTlar, tiristorlar, UPS tizimlari |
| Hisoblash | CPUlar, GPUlar, serverlar, yuqori-noutbuklar |
| Telekommunikatsiya | Baza stansiyalari, aloqa uskunalari |
| LED yoritish | COB LEDlar, yuqori{0}}yorqinlik modullari |
| Qayta tiklanadigan energiya | Shamol quvvati konvertorlari, quyosh invertorlari |
| Tibbiy asbob-uskunalar | Lazerlar, tasvirlash asboblari |
| Sanoat | Dvigatel drayvlar, payvandlash uskunalari |
| Aerokosmik | Sun'iy yo'ldosh issiqlik nazorati |
Tez-tez so'raladigan savollar
Savol: Issiqlik quvurlari hech qachon oqadimi yoki ishdan chiqadimi?
Yuqori{0}}sifatli issiqlik quvurlari muhrlanadi va portlash bosimiga chidamliligi uchun sinovdan o'tkaziladi. Ularning ishlash muddati juda uzoq, biroq teshilgan yoki Q-maksimal chegarasidan tashqarida ishlaganda ishlamay qolishi mumkin.
Savol: Issiqlik quvurlari egilishi mumkinmi?
Ha, lekin bug 'oqimini cheklaydigan burilishni oldini olish uchun ehtiyotkorlik bilan egilish kerak. Minimal egilish radiusi bo'yicha ko'rsatmalarga rioya qilish kerak.
Savol: Menga qancha issiqlik quvurlari kerakligini qanday hisoblash mumkin?
Bu umumiy issiqlik yukiga va har bir quvurning Q-maks. Murakkab dizaynlar uchun termal simulyatsiya (CFD) tavsiya etiladi.
Savol: Qora issiqlik qabul qiluvchi yaxshiroqmi?
Yoʻq-qora yuzalar biroz yaxshiroq nurlansa-da, qanotli issiqlik qabul qiluvchilar uchun konvektsiya dominant sovutish mexanizmi hisoblanadi. Rang ishlashga ahamiyatsiz ta'sir qiladi.
Savol: Nega butun radiatorni misdan yasamaysiz?
Mis og'ir, qimmat va ishlov berish qiyinroq. Mis issiqlik quvurlarini alyuminiy qanotlari bilan birlashtirish ishlash, og'irlik va narxning ajoyib muvozanatini ta'minlaydi.
Savol: Issiqlik quvurlari va bug 'kameralari o'rtasidagi farq nima?
Issiqlik quvurlari issiqlikni chiziqli ravishda uzatadi (1D), bug 'kameralari esa issiqlikni sirt bo'ylab tarqatadi (2D). Bug 'kameralari yuqori issiqlik oqimi zichligi bo'lgan nozik qurilmalar uchun yaxshiroqdir.
Savol: Issiqlik quvurlari har qanday yo'nalishda ishlashi mumkinmi?
Sinterlangan fitilli issiqlik quvurlari kuchli kapillyar kuchlar tufayli har qanday yo'nalishda ishlaydi. Yivli fitilli issiqlik quvurlari tortish yordamini talab qiladi.
Xulosa
Issiqlik quvurlari radiatorlari zamonaviy yuqori quvvatli{0}}elektronika uchun ajralmas hisoblanadi. Fazali{2}}oʻzgartirish texnologiyasidan foydalangan holda, ular ixcham va ishonchli paketlarda ajoyib issiqlik koʻrsatkichlarini taqdim etadi. Sizga standart dizayn yoki toʻliq moslashtirilgan yechim kerak boʻladimi, asosiy-pitillar turlari, materiallari, sinovlari va tanlash mezonlarini- tushunish optimal sovutishga erishishga yordam beradi.
Ultra yupqa profillarni talab qiladigan yoki haddan tashqari-issiqlik oqimi zichligi bilan ishlaydigan ilovalar uchun,bug 'kamerasini sovutishustun tanlov bo'lishi mumkin. Biroq, issiqlikni masofadan o'tkazishni talab qiluvchi ko'pgina elektronika sovutish ilovalari uchun,issiqlik quvurlari issiqlik moslamalarieng tejamkor va ishonchli-yechim bo‘lib qolaveradi.
Loyihangizni muhokama qilishga tayyormisiz? Bepul issiqlik maslahati yoki narxni so'rash uchun biz bilan bog'laning. Bizning muhandislarimiz mukammal sovutish yechimini topishga yordam berish uchun shu yerda.
