عندما يتعلق الأمر بالمصارف الحرارية ، فإن أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا هو "ما هو حجم المشتت الحراري النموذجي؟" كمورد للحرارة الحرارية ، تعاملت مع هذا الاستعلام عدة مرات. في هذه المدونة ، سوف أتعمق في العوامل التي تحدد حجم المشتت الحراري النموذجي ، وكيف تختلف هذه الأحجام عبر التطبيقات المختلفة.
فهم أساسيات الأحواض الحرارية
قبل أن نغوص في الحجم ، من الضروري أن نفهم ما يفعله المشتت الحراري. الجار الحراري هو مبادل حراري سلبي ينقل الحرارة الناتجة عن جهاز إلكتروني أو ميكانيكي إلى وسط سائل ، وغالبًا ما يكون الهواء أو سائلًا سائلًا ، حيث يتم تبديده بعيدًا عن الجهاز ، مما يسمح بتنظيم درجة حرارة الجهاز.
تعتمد كفاءة المشتت الحراري على عدة عوامل ، بما في ذلك المواد ، ومساحة السطح ، وطريقة نقل الحرارة. الألومنيوم هو مادة شائعة للمصارف الحرارية بسبب الموصلية الحرارية الممتازة ، والتكلفة المنخفضة نسبيًا ، وطبيعة خفيفة الوزن. يمكنك العثور على مجموعة واسعة منالمصارف الحرارية الصمام الألومنيوموغرفة تبريد الألومنيومعلى موقعنا ، والتي تم تصميمها لتلبية متطلبات تبديد الحرارة المختلفة.
العوامل التي تؤثر على حجم بالوعة الحرارة
لا يتم تحديد حجم المشتت الحراري بشكل عشوائي. يتم حسابه بعناية بناءً على عدة عوامل رئيسية:
1. متطلبات تبديد الحرارة
الوظيفة الأساسية للوعة الحرارية هي تبديد الحرارة. ترتبط كمية الحرارة التي يجب تبديدها مباشرة باستهلاك الطاقة للجهاز. على سبيل المثال ، تقوم وحدة المعالجة المركزية ذات الطاقة العالية في كمبيوتر الألعاب بإنشاء كمية كبيرة من الحرارة. للحفاظ على وحدة المعالجة المركزية في درجة حرارة مثالية ، يلزم حدوث حار حراري أكبر مع مساحة أكبر. على النقيض من ذلك ، قد يحتاج ضوء LED منخفض الطاقة إلى الحصول على بالوعة حرارة صغيرة نسبيًا.
عادة ما يتم قياس قدرة تبديد الحرارة (ف) بالمرار الحراري في واط. كلما زادت قيمة Q ، كلما زادت حجم المشتت الحراري لضمان نقل الحرارة الفعال.
2. المساحة المتاحة
المساحة المادية المتوفرة في الجهاز حيث سيتم تثبيت المشتت الحراري هو عامل حاسم. في بعض الأجهزة الإلكترونية المدمجة ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو الهواتف الذكية ، هناك مساحة محدودة للارتداء الحراري. نتيجة لذلك ، يجب أن يتم تصميم المشتت الحراري لتناسب هذه القيود مع الاستمرار في توفير تبديد حراري مناسب. هذا غالبًا ما يؤدي إلى تطور أحواض الحرارة الرقيقة وخفيفة الوزن وعالية الكفاءة.
من ناحية أخرى ، في المعدات الصناعية أو الخوادم الكبيرة ، قد يكون هناك مساحة أكبر ، مما يتيح استخدام أحواض الحرارة الأكبر والأكثر قوة.
3. تدفق الهواء
يلعب تدفق الهواء دورًا حيويًا في عملية تبديد الحرارة. إذا كان هناك تدفق هواء طبيعي أو قسري حول المشتت الحراري ، فيمكن حمل الحرارة بشكل أكثر كفاءة. في بيئة ذات تدفق هواء عالي السرعة ، مثل غرفة الخادم التي تحتوي على مراوح قوية ، قد تكون المشتت الحراري الأصغر كافيًا لتحقيق نفس المستوى من تبديد الحرارة مثله أكبر في بيئة هواء راكدة.
على سبيل المثال ، يمكن أن تكون المشتت الحراري في حالة كمبيوتر سطح المكتب مع نظام تبريد جيد المصمم أصغر من واحد في حاوية مغلقة مع تدفق هواء ضعيف.
4. المقاومة الحرارية
المقاومة الحرارية (R) هي مقياس لمدى مقاومة بالوعة الحرارة تدفق الحرارة. المقاومة الحرارية المنخفضة تعني نقل حرارة أفضل. يؤثر حجم بالوعة الحرارة على مقاومته الحرارية. بشكل عام ، فإن بالارتداد الحراري الأكبر لديه مقاومة حرارية أقل لأنه يوفر مساحة أكبر لنقل الحرارة.
يتم إعطاء العلاقة بين تبديد الحرارة (Q) ، وفرق درجة الحرارة (ΔT) ، والمقاومة الحرارية (R) بواسطة الصيغة q = ΔT / R.
أحجام نموذجية من أحواض الحرارة في تطبيقات مختلفة
1. إلكترونيات المستهلك
في الإلكترونيات الاستهلاكية ، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ، عادة ما تكون أحواض الحرارة صغيرة جدًا. غالبًا ما تكون في شكل صفائح معدنية رقيقة أو هياكل صغيرة من الزعانف. تم تصميم هذه الأحواض الحرارية لتتناسب مع المساحة المحدودة للجهاز وتبديد الكمية المنخفضة نسبيًا من الحرارة الناتجة عن المعالج والبطارية والمكونات الأخرى.
على سبيل المثال ، قد يكون للارتداد الحراري للهاتف الذكي أبعاد بضع ملليمترات في الطول وعرضها بضعة سنتيمترات.
في أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، تكون المشتت الحراري أكبر من تلك الموجودة في الهواتف الذكية ولكنها لا تزال مضغوطة نسبيًا. عادة ما يتكون من مجموعة من الأنابيب الحرارية والهياكل الزعامة. يمكن أن يتراوح حجم بالارتداد الحراري للكمبيوتر المحمول من بضع عشرات من سنتيمترات مربعة إلى أكثر من مائة سنتيمتر مربع ، اعتمادًا على قوة وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر المحمول ووحدة معالجة الرسومات.
2. المعدات الصناعية
غالبًا ما تتطلب المعدات الصناعية ، مثل إمدادات الطاقة ، وحدات التحكم في المحركات ، وخوادم كبيرة الحجم ، أحواض حرارية كبيرة. يمكن أن تكون هذه الأحواض الحرارية سماكة عدة بوصات ولها مساحة سطح كبيرة.
على سبيل المثال ، قد يكون هناك عدة أقدام وعرضة لعدة أقدام وعرضها عدة أقدام وعرضها ، مع تصميم زعنفة معقد لزيادة مساحة السطح لتبديد الحرارة. في الخوادم الكبيرة ، يمكن أن تغطي المصارف الحرارية جزءًا كبيرًا من رف الخادم ، مما يضمن أن تظل المكونات العديدة ذات الطاقة العالية داخل الخادم باردة.
3. تطبيقات السيارات
في تطبيقات السيارات ، يتم استخدام أحواض الحرارة في مكونات مختلفة ، مثل وحدات التحكم في المحرك (ECUS) ، وإلكترونيات الطاقة للسيارات الكهربائية ، والمصابيح الأمامية LED. يختلف حجم أحواض الحرارة للسيارات اعتمادًا على التطبيق المحدد.
للمصابيح الأمامية LED ،جولة المبرد الألومنيومهو اختيار شائع. تم تصميم هذه الأحواض الحرارية لتناسب شكل سكن المصباح وتبديد الحرارة الناتجة عن المصابيح. يمكن أن تتراوح قطرها بين بضعة سنتيمترات إلى أكثر من عشرة سنتيمترات ، اعتمادًا على قوة المصابيح.
بالنسبة إلى إلكترونيات الطاقة في المركبات الكهربائية ، تكون المشتت الحراري أكبر وأكثر قوة. يحتاج إلى تبديد الكمية العالية من الحرارة الناتجة عن نظام إدارة البطاريات ، العاكس ، وغيرها من المكونات المكثفة. يمكن أن يكون لهذه الأحواض الحرارية أبعاد بطول عدة بوصات وعرضها وسمكها.
اختيار الحجم الصحيح للمرار الحراري
بصفتي موردًا للحرارة الحرارية ، أفهم أن اختيار الحجم الصحيح للمرار الحراري أمر بالغ الأهمية لأداء وموثوقية الجهاز. فيما يلي بعض النصائح لاختيار المشتت الحراري المناسب:
- فهم الحمل الحراري: تحديد كمية الحرارة التي يجب تبديدها بواسطة الجهاز. يمكن عادة الحصول على هذه المعلومات من المواصفات الفنية للجهاز.
- النظر في قيود الفضاء: قياس المساحة المتوفرة في الجهاز حيث سيتم تثبيت المشتت الحراري. تأكد من أن الجار الحراري يمكن أن يتناسب مع هذه القيود دون التدخل في المكونات الأخرى.
- تقييم تدفق الهواء: تقييم ظروف تدفق الهواء حول المشتت الحراري. إذا كان هناك تدفق هواء جيد ، فقد تكون المشتت الحراري الأصغر كافيًا. إذا كان تدفق الهواء سيئًا ، فقد تكون هناك حاجة إلى مشاركون حراري أكبر أو طرق تبريد إضافية ، مثل المراوح أو التبريد السائل.
اتصل بنا للحصول على احتياجاتك من الحرارة الحرارية
إذا كنت في السوق للحصول على أحواض الحرارة وتحتاج إلى مساعدة في اختيار الحجم والكتابة المناسبة لتطبيقك ، فنحن هنا للمساعدة. يتمتع فريق الخبراء لدينا بخبرة واسعة في تصميم المشتت الحراري ويمكن أن يوفر لك حلول مخصصة بناءً على متطلباتك المحددة. سواء كنت بحاجة إلى تدفق حراري صغير لجهاز إلكتروني للمستهلك أو جهاز كبير للمعدات الصناعية ، لدينا المنتجات والخبرة لتلبية احتياجاتك. لا تتردد في الاتصال بنا لبدء مناقشة المشتريات.
مراجع
- Guntropera ، FP ، & Dewitt ، DP (2002). أساسيات الحرارة ونقل الكتلة. وايلي.
- Bergman ، TL ، Lavine ، AS ، Guntropera ، FP ، & DeWitt ، DP (2011). مقدمة لنقل الحرارة. وايلي.