ثلاث طرق فعالة لتبديد الحرارة لوحدات الطاقة

هناك ثلاث طرق أساسية لنقل طاقة وحدة الطاقة من منطقة درجة حرارة عالية إلى منطقة درجة حرارة منخفضة: الإشعاع ، والنقل ، والحمل الحراري.

الإشعاع: انتقال الحث الكهرومغناطيسي للحرارة المتولدة بين كتلتين بدرجات حرارة مختلفة.

انتقال: نقل توليد الحرارة من خلال وسط صلب.

الحمل الحراري: انتقال الحرارة عبر وسط سائل (غاز).

في مجموعة متنوعة من التطبيقات المحددة ، غالبًا ما يكون لجميع الطرق الثلاثة لنقل الحرارة مستويات مختلفة من التأثير. في معظم التطبيقات ، يعتبر الحمل الحراري أكثر طرق نقل الحرارة أهمية. إذا تمت إضافة طريقتين أخريين لتبديد الحرارة ، فسيكون التأثير الفعلي أفضل. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، قد يكون لهاتين الطريقتين آثار عكسية. لذلك ، عند تصميم نظام تبديد حرارة عالي الجودة ، يتم النظر بعناية في جميع طرق نقل الحرارة الثلاثة.

وحدة الطاقة

1 ، مصدر الإشعاع ، تبديد الحرارة

عندما تواجه واجهتان بدرجات حرارة مختلفة بعضهما البعض ، فسوف يتسبب ذلك في انتقال إشعاع مستمر للحرارة.

يتم تحديد التأثير النهائي للإشعاع على درجة حرارة بعض الكتل من خلال العديد من العوامل: اختلاف درجة الحرارة بين المكونات المختلفة ، واتجاه المكونات ذات الصلة ، ونعومة سطح المكونات وتباعدها المتبادل ، وما إلى ذلك لأنه لا توجد طريقة لتحليل هذا العنصر كميًا ، بالإضافة إلى تأثير البيئة المحيطة&# 39 ؛ تبادل الطاقة الحركية الإشعاعية ، من المعقد جدًا قياس ضرر الإشعاع لدرجة الحرارة ، ومن الصعب حسابه بدقة.

في التطبيق المحدد لوحدة التحكم في محول الطاقة ، من غير المحتمل أن تعتمد فقط على تبديد الحرارة المشع كطريقة تبريد للمحول. في معظم الحالات ، يبدد المصدر المشع 10٪ أو أقل من إجمالي توليد الحرارة. لذلك ، يتم استخدام الحرارة المشعة بشكل عام فقط كطريقة مساعدة بالإضافة إلى طريقة تبديد الحرارة الرئيسية ، ولا يتم أخذها في الاعتبار بشكل عام في خطة التصميم الحراري. تأثير درجة حرارة وحدة تزويد الطاقة. في تطبيقات محددة ، تكون درجة حرارة وحدة التحكم العامة في المحول أعلى من درجة الحرارة المحيطة الطبيعية. لذلك ، فإن نقل الطاقة الحركية المشعة يساعد على تبديد الحرارة. ومع ذلك ، في ظل بعض الظروف ، تكون درجة حرارة بعض مصادر الحرارة (لوحات الأجهزة الإلكترونية ، والمقاومات عالية الطاقة ، وما إلى ذلك) حول وحدة التحكم أعلى من درجة حرارة وحدة الطاقة ، وستزيد الحرارة المشعة لهذه الأجسام من درجة الحرارة من وحدة التحكم.

في خطة تصميم تبديد الحرارة ، يجب ترتيب المواضع النسبية للمكونات الطرفية لوحدة التحكم في المحول بطريقة علمية وفقًا للتأثير الذي سيحدثه الإشعاع الحراري. عندما تكون المكونات الساخنة قريبة من وحدة التحكم في المحول ، من أجل إضعاف تأثير التسخين لمصدر الإشعاع ، يجب إدخال الزعانف الرقيقة للوح العزل الحراري بين وحدة التحكم والمكونات الساخنة.

2 ، انتقال الحرارة تبديد

في العديد من التطبيقات ، يجب نقل الحرارة المتولدة على ركيزة وحدة الطاقة إلى سطح طويل لتبديد الحرارة من خلال مكونات نقل الحرارة. بهذه الطريقة ، ستكون درجة حرارة ركيزة وحدة الطاقة معادلة لمجموع درجة حرارة سطح تبديد الحرارة ، ودرجة حرارة مكونات نقل الحرارة ، ودرجة حرارة كلا السطحين. تتناسب المقاومة الحرارية لمكونات نقل الحرارة مع الطول L بين الاثنين ، وتتناسب عكسياً مع منطقة المقطع العرضي ومعدل نقل الحرارة بين الاثنين. يمكن أن يؤدي استخدام المواد الخام المناسبة ومناطق المقطع العرضي أيضًا إلى تقليل المقاومة الحرارية لمكونات نقل الحرارة بشكل فعال. عند السماح بمساحة التركيب والتكلفة ، يجب استخدام المبرد ذي المقاومة الحرارية الأقل. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه إذا انخفضت درجة حرارة الركيزة لوحدة الطاقة بشكل طفيف ، فإن متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل (MTBF) سيزداد بشكل كبير.

تعد المواد الخام المستخدمة في إنتاج المشتتات الحرارية عنصرًا أساسيًا يؤثر على الكفاءة ، لذلك يجب الانتباه إلى العديد من الجوانب عند الاختيار. في معظم التطبيقات ، سيتم نقل الحرارة الناتجة عن وحدة الطاقة من الركيزة إلى المشتت الحراري أو مكونات نقل الحرارة. ومع ذلك ، سيكون هناك اختلاف في درجة الحرارة على السطح بين ركيزة وحدة الطاقة ومكونات نقل الحرارة. يجب التحكم في هذا النوع من الاختلاف في درجة الحرارة. المقاومة الحرارية متصلة في سلسلة في حلقة التحكم في تبديد الحرارة. يجب أن تكون درجة حرارة الركيزة هي درجة حرارة السطح ومكونات نقل الحرارة. مجموع درجة الحرارة. إذا لم يتم التحكم فيه ، فسيكون ارتفاع درجة حرارة السطح واضحًا جدًا. يجب أن تكون مساحة السطح الإجمالية كبيرة بقدر الإمكان ، ويجب أن تكون نعومة السطح في حدود 5 مل (0.005 قدم). من أجل إزالة تفاوت السطح بشكل أفضل ، يمكنك ملء السطح بغراء موصل حراري أو وسادة نقل الحرارة. ) بعد اتخاذ الإجراءات المضادة المناسبة ، يمكن تقليل المقاومة الحرارية للسطح إلى أقل من 0.1 ℃ / W. فقط عن طريق تقليل المقاومة الحرارية لتبديد الحرارة (RTH) أو تقليل استهلاك الطاقة (بلوس) يمكن خفض درجة الحرارة ويمكن زيادة TAmax. ترتبط الطاقة القصوى لمصدر طاقة التبديل بدرجة حرارة مشهد التطبيق. المعلمات الرئيسية التي تؤثر على فقدان الطاقة الناتجة Ploss ، المقاومة الحرارية RTH وأعلى مصدر طاقة تحويل درجة حرارة الحالة TC. سيكون لمزود طاقة التحويل ذو الكفاءة العالية وأفضل تبديد للحرارة درجة حرارة أقل. عندما يتم إخراج طاقة الخرج الاسمية ، ستكون درجة الحرارة الصالحة للاستخدام هامشية. ستكون درجة حرارة مصدر طاقة التحويل بكفاءة أقل أو تبديد حرارة ضعيف أعلى. يجب أن تكون مبردة بالهواء أو تطبيقات مخفضة.

3 ، تبديد الحرارة بالحمل الحراري

تبديد الحرارة بالحمل الحراري هو أكثر طرق تبديد الحرارة استخدامًا لمحولات الطاقة Aipu. ينقسم الحمل الحراري عمومًا إلى الحمل الحراري الطبيعي والحمل القسري. يسمى انتقال الحرارة من سطح الكتلة الساخنة إلى الغاز الساكن المحيط عند درجة حرارة منخفضة بالحمل الحراري الطبيعي ؛ يسمى انتقال الحرارة من سطح الكتلة الساخنة إلى الغاز السائل بالحمل القسري.

تتمثل مزايا الحمل الحراري الطبيعي في سهولة تنفيذه ، ولا يتطلب مراوح كهربائية ، ومنخفضة التكلفة ، وموثوقية عالية في تبديد الحرارة. ومع ذلك ، على عكس الحمل الحراري القسري ، من أجل تحقيق نفس درجة حرارة الركيزة ، يلزم وجود المشتت الحراري الكبير.

يجب أن ينتبه تصميم المبرد الحراري الطبيعي أيضًا إلى ما يلي:

بشكل عام ، يتم إعطاء المعلمات الرئيسية فقط للمشتتات الحرارية العمودية للمشتتات الحرارية. تأثير تبديد الحرارة الفعلي للمشتت الحراري الأفقي ضعيف. إذا كان التثبيت الأفقي مطلوبًا ، فيجب زيادة مساحة المبرد بشكل مناسب ، ويمكن أيضًا استخدام تبديد الحرارة بالحمل القسري.