Výrobca chladičov na mieru | PTSMAKE

Pri pohľade na vašu príručku na výrobu chladiča s tepelnou rúrkou vidím, akým výzvam denne čelíte. Nájsť spoľahlivých výrobcov, ktorí rozumejú zložitým požiadavkám tepelného inžinierstva aj presnej výroby, často vedie k oneskoreniu projektu a kompromisom vo výkone.

Chladiče s tepelnými rúrkami sú sofistikované zariadenia tepelného manažmentu, ktoré využívajú dvojfázový prenos tepla na účinný presun tepla zo zdrojov s vysokým výkonom na väčšie plochy na rozptýlenie, pričom kombinujú tepelné rúrky s rebrovanými štruktúrami na dosiahnutie optimálneho chladiaceho výkonu.

Vďaka svojim skúsenostiam v spoločnosti PTSMAKE som pracoval s inžinierskymi tímami, ktoré zápasili s rozhodnutiami o tepelnom dizajne a výrobných partnerstvách. Táto komplexná príručka rozoberá technické základy a praktické úvahy, ktoré potrebujete na prijímanie informovaných rozhodnutí pre váš ďalší projekt tepelného manažmentu.

Aký je základný princíp fungovania tepelnej trubice?

Fyzika pasívneho chladenia

V spoločnosti PTSMAKE často pozorujeme, ako inžinieri žasnú nad tým, ako jednoduchá dutá rúrka prekonáva pevnú meď. A chladič s tepelnou rúrkou nielenže vedie teplo, ale prenáša ho aj prostredníctvom fázových zmien. Vďaka tomu je neuveriteľne účinný pri tepelnom manažmente.

Tajomstvo spočíva v nepretržitom pasívnom cykle. Presúva energiu z horúceho zdroja na chladné rozhranie bez pohyblivých častí. Táto spoľahlivosť je dôvodom, prečo ich odporúčame pre presnú elektroniku.

Rozdelenie termodynamického cyklu

Účinnosť tepelného potrubia vyplýva z využitia entalpia vyparovania¹. Keď sa zariadenie dotkne zdroja tepla, pracovná kvapalina v ňom začne vrieť. Počas tejto zmeny stavu absorbuje značnú tepelnú energiu.

Transport pary a kondenzácia

Vzniknutá para vytvára lokalizovanú vysokotlakovú zónu. To núti plyn rýchlo prúdiť smerom k chladnejšiemu koncu potrubia. Je to jednoduchá dynamika kvapalín v praxi.

V časti kondenzátora para uvoľňuje svoje latentné teplo. Premení sa späť na kvapalné skupenstvo. Tento rýchly úbytok energie umožňuje vysokú efektívnu tepelnú vodivosť, ktorú vidíme v laboratórnych výsledkoch.

Mechanizmus návratu kvapaliny

Cyklus sa ukončí, keď sa kvapalina vráti do výparníka. Tento proces je poháňaný knôtovou štruktúrou, ktorá lemuje steny potrubia. Funguje ako špongia.

Podľa našich skúseností so zákazkovými projektmi kvalita knôtu určuje hranice orientácie rúrky. Zabezpečujeme, aby kapilárne sily boli dostatočne silné pre konkrétnu aplikáciu.

Základný princíp spočíva v samoudržiavajúcom sa dvojfázovom cykle. Nepretržitou premenou kvapaliny na paru a späť odovzdáva tepelné potrubie obrovské množstvo tepelnej energie prostredníctvom latentného tepla. Tento proces zabezpečuje vynikajúci chladiaci výkon v porovnaní s tradičnými metódami vedenia pevnej látky.

Aké sú základné komponenty tepelnej rúrky?

Pri výrobe chladiča s tepelnou trubicou v spoločnosti PTSMAKE sa zameriavame na tri kritické prvky. Tieto časti spolupracujú na efektívnom riadení tepelnej energie. Nie je to len kovová rúrka, je to presný systém.

Hlavnými komponentmi sú nádoba, pracovná kvapalina a štruktúra knôtu. Každá z nich má v tepelnom cykle odlišnú úlohu. Bez presnosti ktorejkoľvek časti sa výkonnosť zhoršuje.

Kontajner: Viac ako len škrupina

Nádoba, zvyčajne medená alebo hliníková, musí odolávať vnútornému tlaku. Izoluje vnútorné prostredie od vonkajšieho. Pri našom testovaní v PTSMAKE aj mikroskopické netesnosti zničia vákuum a zastavia proces.

Interakcia knôtu a kvapaliny

Kúzlo sa odohráva vo vnútri. Pracovná kvapalina absorbuje teplo na konci výparníka. Táto energia spôsobuje odparovanie kvapaliny. Táto fázová zmena využíva Latentné teplo² na rýchlu prepravu obrovského množstva energie.

Para putuje do chladnejšieho konca, známeho ako kondenzátor. Tu uvoľňuje teplo a mení sa späť na kvapalinu.

Kritická cesta návratu

Práve tu je dôležitá štruktúra knôtu. Funguje ako špongia. Pomocou kapilárneho pôsobenia ťahá skondenzovanú kvapalinu späť k zdroju tepla proti gravitácii.

Bežné typy knôtov

Rôzne aplikácie si vyžadujú rôzne vnútorné štruktúry na vyváženie prietokového odporu a čerpacieho výkonu.

Výber správnej kombinácie zabezpečí, že chladič s tepelnou trubicou bude pracovať s maximálnou účinnosťou. Klientom často radíme, že nesprávna kombinácia tu vedie k vysychaniu súčiastok.

Ak to zhrnieme, tepelná rúrka sa spolieha na súčinnosť uzavretej nádoby, špecifickej pracovnej kvapaliny a presného knôtu. Tekutina prenáša teplo prostredníctvom fázových zmien, knôt vracia kvapalinu a vákuové tesnenie zabezpečuje, že sa cyklus nepretržite opakuje, aby sa dosiahlo účinné chladenie.

Aké sú základné prevádzkové obmedzenia tepelnej rúrky?

Pochopenie hraníc

Chladič s tepelnou trubicou je vysoko účinné tepelné riešenie, ale nie je neporaziteľný.

Z našich inžinierskych skúseností v spoločnosti PTSMAKE vieme, že prekročenie fyzikálnych limitov zariadenia vedie k jeho okamžitému zlyhaniu.

Tieto prevádzkové stropy musíte identifikovať už vo fáze návrhu, aby ste sa vyhli nákladným revíziám.

Kľúčové kategórie limitov

Fyzika v pozadí porúch

Rozoberme si, prečo presne dochádza k týmto obmedzeniam počas prevádzky, aby sme vám pomohli navrhnúť lepšie systémy.

Kapilárne a varné prahy

Kapilárny limit je najčastejším problémom, s ktorým sa stretávame pri aplikáciách s vysokým výkonom.

K tomu dochádza, keď je kapilárny tlak príliš slabý na to, aby dokázal čerpať kvapalinu späť do výparníka proti treniu.

Výsledkom je "vysychanie" pri zdroji tepla.

Hranica varu nastáva, keď je radiálny tepelný tok príliš vysoký.

Zvukové a viskózne obmedzenia

Tieto limity sa zvyčajne objavujú počas spúšťania alebo v kryogénnych podmienkach.

Zvuková hranica sa dosiahne, keď rýchlosť pary dosiahne rýchlosť zvuku na výstupe z výparníka.

Tým sa vytvára stav zaduseného prúdenia, ktorý obmedzuje rýchlosť prenosu tepla bez ohľadu na príkon.

Ďalším rozhodujúcim faktorom, ktorý je potrebné zvážiť, je Hranica vťahovania³.

K tomuto javu dochádza, keď vysoká rýchlosť pary strihá kvapôčky kvapaliny z povrchu knôtu a zabraňuje ich návratu.

V našich výsledkoch testovania pri PTSMAKE sme potvrdili, že viskózne limity dominujú pri veľmi nízkych teplotách.

V tomto prípade tlak pary jednoducho nestačí na prekonanie poklesu tlaku, čím sa chladič tepelnej trubice úplne zastaví.

Pochopenie týchto fyzikálnych limitov je nevyhnutné na navrhnutie spoľahlivého chladiča s tepelnou rúrkou. Analýzou kapilárnych, varných a zvukových limitov zabezpečíme, aby vaše tepelné riešenie bezpečne fungovalo pri reálnom zaťažení bez rizika katastrofického zlyhania.

Ako funguje chladič s tepelnou rúrkou ako systém?

Ak chcete skutočne oceniť účinnosť chladič s tepelnou rúrkou, musíme sledovať cestu tepelnej energie. Funguje ako vysokorýchlostný diaľničný systém pre teplo, ktorý ho odvádza od kritických komponentov.

V spoločnosti PTSMAKE si tento tok jasne predstavujeme pri optimalizácii tepelných návrhov pre našich klientov. Systém sa spolieha na nepretržitý, pasívny cyklus.

Rozoberme si konkrétne fyzikálne javy, ktoré sa vyskytujú na každej zastávke na tejto tepelnej dráhe.

Rozhranie výparníka

Proces sa začína na zdroji tepla, ako je procesor alebo výkonový tranzistor. Medená stena tepelnej trubice vedie túto tepelnú energiu priamo do vnútornej štruktúry knôtu.

Pracovná kvapalina vo vnútri absorbuje túto energiu a okamžite začne vrieť. V našom porovnaní výsledkov testovania je účinné odparovanie úzkym miestom celkového výkonu.

Adiabatická doprava

Po odparení sa plyn rýchlo pohybuje smerom k chladnejšiemu koncu potrubia. Táto stredná oblasť sa nazýva adiabatická časť.

V ideálnom prípade tu nedochádza k prenosu tepla. Funguje jednoducho ako tunel. V minulých projektoch sme zistili, že nadmerné ohýbanie v tejto časti môže brániť rýchlosti výparov.

Vzájomné pôsobenie kondenzátora a lamiel

Po dosiahnutí chladného konca sa para kondenzuje späť do kvapalného stavu. Uvoľňuje energiu, ktorú si uložila počas fázy vyparovania.

Toto teplo sa prenáša do pripojených hliníkových rebier chladič s tepelnou rúrkou. Rebrá zväčšujú plochu povrchu a umožňujú okolitému vzduchu odvádzať teplo.

Kvapalina sa potom vracia do výparníka cez knôt. Tento nepretržitý cyklus je poháňaný masívnou výmenou energie, tzv. Latentné odparovacie teplo⁴.

Systém vytvára uzavretý tepelný cyklus. Teplo vstupuje do výparníka, rýchlo sa šíri ako para a vystupuje cez kondenzátor do chladiacich rebier. Tento efektívny pohyb umožňuje chladič s tepelnou rúrkou spoľahlivo zvládať vysoké tepelné zaťaženie bez pohyblivých mechanických častí.

Prečo sú tepelné rúrky utesnené vo vákuu?

Vákuové tesnenie je charakteristickým znakom funkčnej tepelnej trubice. Bez tohto stlačeného prostredia sa cyklus fázových zmien jednoducho nemôže uskutočniť efektívne. Nejde len o udržanie kvapaliny vo vnútri.

Vytvorenie vákua mení termodynamické vlastnosti v medenom obale. Táto úprava umožňuje okamžitú reakciu systému na tepelné zaťaženie.

Potrebujeme, aby sa kvapalina vyparila presne v okamihu, keď sa teplo dotkne výparníka. Odstránením nekondenzovateľných plynov zabezpečíme, aby vnútorný tlak určovala výlučne para kvapaliny.

Tento vzťah nám umožňuje vyladiť tlak nasýtenia⁵ špecifickým potrebám. Napríklad pri chladení elektroniky chceme, aby kvapalina vrela pri teplote okolo 30 °C až 40 °C.

Ak by sme vo vnútri nechali vzduch, voda by stagnovala, kým by nedosiahla 100 °C. To by bolo pre procesor alebo citlivý hardvér katastrofálne.

Pri našom testovaní na PTSMAKE sme zistili, že presná kontrola vákua určuje teplotu pri spustení. Dokonalé utesnenie zabezpečuje, že chladič s tepelnou trubicou pracuje v širokom teplotnom rozsahu.

Týmto mechanizmom sa pasívny komponent mení na supravodič tepelnej energie. Účinne obchádza prirodzený tepelný odpor kovového plášťa.

Utesnenie tepelnej trubice vo vákuu výrazne znižuje bod varu pracovnej kvapaliny. To umožňuje rýchlu zmenu fázy pri bezpečných prevádzkových teplotách, čím sa zabezpečí, že chladič tepelnej trubice efektívne zvláda tepelné zaťaženie v rôznych aplikáciách.

Ako sa líšia odparovacie komory od valcových tepelných trubíc?

V spoločnosti PTSMAKE často vysvetľujeme, že geometria určuje výkon. Tradičná valcová tepelná rúra je utesnená rúra určená na lineárnu prepravu. Efektívne prenáša teplo z bodu A do bodu B.

Naopak, odparovacia komora sa správa ako rovinná tepelná rúrka. Skladá sa z dvoch lisovaných kovových dosiek, ktoré sú navzájom uzavreté. Táto štruktúra umožňuje šírenie tepla v dvoch rozmeroch súčasne, čím ponúka vynikajúce pokrytie povrchu.

Pri navrhovaní chladič s tepelnou rúrkou, pochopenie tohto štrukturálneho rozdielu je prvým krokom. Výber závisí od toho, či potrebujete teplo premiestniť ďaleko alebo ho rýchlo rozložiť.

Hlavná výhoda parnej komory spočíva v jej schopnosti zvládnuť vysokú hustotu toku. Pri našom testovaní na PTSMAKE sme zistili, že valcové rúrky fungujú najlepšie, keď teplo musí prejsť veľkú vzdialenosť k vzdialeným rebrám.

Ak je však zdroj tepla malý, ale výkonný, plochá komora je lepšia. Odstraňuje úzke miesto prenosu tepla zo štvorcového čipu do okrúhlej rúrky.

Toto zníženie tepelného odporu sa dosahuje vďaka tomu, že komora vytvára priamy kontakt. Para vyplní celú dutinu, čím sa zabezpečí rovnomerné rozloženie teploty po celom povrchu základne.

Mechanicky sa v odparovacích komorách používajú vnútorné stĺpy alebo spekaný prášok. To podporuje štruktúru proti atmosférickému tlaku a zároveň umožňuje pracovnej kvapaline využívať Latentné odparovacie teplo⁶ účinne.

Z výrobného hľadiska môže integrácia odparovacej komory znížiť celkovú hmotnosť zostavy chladiča. Často to odporúčame zákazníkom z oblasti leteckej techniky, kde sa počíta každý gram.

Zatiaľ čo štandardná tepelná rúrka prenáša teplo, odparovacia komora funguje ako tepelný vyrovnávač. Premieňa koncentrované horúce miesto na rovnomerné tepelné pole, ktoré musí chladič zvládnuť.

Valcové potrubia sú vynikajúce na lineárny prenos na veľké vzdialenosti, zatiaľ čo parné komory sú rovinné zariadenia ideálne na šírenie koncentrovaného tepla. Výber závisí od toho, či váš návrh uprednostňuje prenos na veľké vzdialenosti alebo okamžité riadenie horúcich bodov.

Ako sa rozdeľujú chladiče s tepelnými trubicami podľa materiálu?

Výber správnych materiálov pre chladič s tepelnou rúrkou je pre výkon kľúčový. Plášť nádoby a pracovná kvapalina sa musia dokonale zhodovať.

V minulých projektoch spoločnosti PTSMAKE sme tieto komponenty rozdelili do kategórií na základe tepelnej vodivosti a chemickej stability.

Nižšie sú uvedené bežné materiály kontajnerov, ktoré používame pri výrobe.

Pracovná kvapalina je rovnako dôležitá na prenos tepelnej energie. Tie vyberáme na základe rozsahu pracovných teplôt.

Rozhodujúca úloha kompatibility

Nemôžete jednoducho zmiešať akúkoľvek kvapalinu s akoukoľvek kovovou nádobou. Ak je kombinácia chemicky nestabilná, dochádza k reakciám vo vnútri uzavretého potrubia.

Na základe nášho interného testovania nekompatibilné páry často generujú Nekondenzovateľný plyn⁷ v priebehu času. Tento plyn sa hromadí v hornej časti potrubia.

Účinne blokuje proces kondenzácie. V dôsledku toho sa chladič s tepelnou rúrkou prestane účinne odovzdávať teplo.

Aby sme zaistili dlhú životnosť, vo fáze návrhu prísne dodržiavame stanovené údaje o kompatibilite.

Matica kompatibility materiálov

Nasledujúca tabuľka znázorňuje bezpečné kombinácie, ktoré overujeme pred výrobou.

Prečo je to dôležité pre váš dizajn

Pre väčšinu komerčnej elektroniky je zlatým štandardom kombinácia meď/voda. Ponúka vynikajúci tepelný výkon a spoľahlivosť.

Podľa našich skúseností s klientmi z leteckého priemyslu sa však kvôli hmotnostným obmedzeniam uprednostňuje dvojica hliník/amoniak.

Ak použijete vodu s hliníkom, rýchlo sa vytvorí plynný vodík. To vedie ku katastrofickému zlyhaniu.

V spoločnosti PTSMAKE zabezpečujeme validáciu každého páru materiálov. To zaručuje, že vaše vlastné riešenie vydrží roky, nie len mesiace.

Kategorizácia chladič s tepelnou rúrkou materiálov si vyžaduje pochopenie nádoby aj kvapaliny. Preskúmali sme bežné dvojice ako meď/voda a hliník/amoniak. Dodržiavanie matice kompatibility je nevyhnutné na zabránenie chemickým reakciám, ktoré znižujú výkon, čím sa zabezpečí, že vaše tepelné riešenie zostane spoľahlivé a účinné.

Aké sú bežné konfigurácie zostavy tepelných rúrok?

Integrácia tepelnej trubice do chladiča si vyžaduje viac než len fyzické pripevnenie. Spôsob rozhrania priamo určuje tepelný odpor a celkovú účinnosť chladiaceho systému.

V našich predchádzajúcich projektoch v spoločnosti PTSMAKE sme zistili, že výber nesprávneho typu zostavy často vedie k neoptimálnemu chladeniu.

Tieto zostavy zvyčajne rozdeľujeme do troch rôznych konfigurácií podľa toho, ako potrubie spolupracuje so zdrojom tepla.

Priamy kontakt Montáž

Táto metóda, často nazývaná Direct Touch Heat Pipe (DTH), zahŕňa sploštenie tepelnej trubice, aby sa vytvorila kontaktná plocha. Odstráni sa spodná vrstva dosky.

Je síce nákladovo efektívna, ale má svoje riziká. Na základe výsledkov našich testov vieme, že nadmerné sploštenie môže ohroziť vnútornú štruktúru knôtu.

Dosiahnutie dokonale rovného povrchu je tiež náročné. CNC obrábanie si vyžaduje presnosť, aby sa zabezpečilo, že rúrky budú v jednej rovine s montážnym blokom.

Konfigurácie zabudovanej základnej dosky

Pri priemyselných aplikáciách často odporúčame zabudovať rúrku do medeného alebo hliníkového podkladu. Do bloku vyfrézujeme presnú drážku.

Rúrka sa potom do tejto drážky spájkuje alebo epoxiduje. Tým sa rúra chráni pred montážnym tlakom.

Funguje ako rozvádzač tepla pred tým, ako sa energia dostane do potrubia. To je ideálne pre koncentrované zdroje tepla.

Veže a vzdialené chladiče

V stiesnených priestoroch musí chladič tepelnej trubice odvádzať energiu od zdroja. Konfigurácie s vežou zdvíhajú komín rebier vertikálne.

To umožňuje použitie väčších ventilátorov a väčšej plochy. Spojenie medzi potrubím a lamelami je tu rozhodujúce.

Musíme venovať veľkú pozornosť kontaktný odpor⁸ na každom mieste.

Ak je uloženie medzi rúrkou a lamelou voľné, účinnosť rýchlo klesá. Používame lisovanie s úzkou toleranciou, aby sme zaistili tesné priľnutie.

Súhrnne možno povedať, že konfigurácie zostáv tepelných trubíc siahajú od nákladovo efektívnych priamych dotykových až po robustné zabudované základne. Veže ponúkajú riešenia pre priestorové obmedzenia. Váš výber musí vyvážiť tepelné zaťaženie, rozpočet a štrukturálnu integritu, ktorú vyžaduje konečný návrh výrobku.

Ako vybrať tepelnú rúrku pre danú aplikáciu?

Výber správneho chladiča s tepelnou trubicou si vyžaduje štruktúrovaný prístup. Nemôžete sa spoliehať na predpoklady alebo odhady.

Najprv vyčíslite celkové tepelné zaťaženie vo wattoch. To je východiskový bod pre každý tepelný návrh.

Ďalej identifikujte teplotu zdroja a okolia. To určuje pracovnú kvapalinu, zvyčajne vodu pre elektroniku.

Nakoniec zmerajte dostupnú fyzickú vzdialenosť. Teplo sa musí účinne pohybovať od zdroja k chladiču.

Po definovaní základného tepelného zaťaženia sa musíme pozrieť na fyzikálne obmedzenia. Priestor je často najťažšou výzvou pri návrhu hardvéru.

Možno budete musieť rúrku vyrovnať, aby sa zmestila do úzkych priestorov. Sploštenie však znižuje maximálnu tepelnú kapacitu.

Toto percento zníženia vypočítame starostlivo. To zaručuje, že zariadenie zostane bezpečné aj pri maximálnom zaťažení.

Ďalšou dôležitou kontrolou je orientácia. Musí sa teplo pohybovať vertikálne proti gravitácii?

Ak sa zdroj tepla nachádza nad chladiacim rebrom, gravitácia pôsobí proti spätnému toku kvapaliny.

V tomto prípade je povinný knôt zo spekaného prášku. Má vysoký kapilárny vztlak na prekonanie gravitácie.

Drážkované knôty sú lacnejšie, ale fungujú dobre len horizontálne. V zložitých 3D usporiadaniach sa im vo všeobecnosti vyhýbame.

V minulých projektoch sme si všimli, že častou príčinou zlyhania je výber nesprávneho knôtu.

Kompatibilita materiálov je tiež veľmi dôležitá pre dlhodobú spoľahlivosť. Kvapalina nesmie chemicky reagovať so stenou nádoby.

Voda a meď sú pre elektroniku zlatým štandardom. Sú spoľahlivé, vodivé a cenovo výhodné.

Nakoniec musíte zvážiť interné tlak pary⁹ limity.

Ak tlak prekročí konštrukčnú hranicu, potrubie sa môže deformovať. Ak je príliš nízky, obmedzuje prenos energie.

Ak chcete vybrať ideálnu tepelnú rúru, začnite definovaním tepelného zaťaženia a teplotného rozsahu. Potom zhodnoťte fyzikálne obmedzenia, ako je ohýbanie a orientácia. Nakoniec sa uistite, že vnútorný tlak a štruktúra knôtu sú v súlade s vašimi konštrukčnými cieľmi, aby ste vytvorili účinný chladič tepelnej trubice.

Aké sú kompromisy pri návrhu chladiča?

Návrh dokonalého tepelného riešenia nikdy nie je priamočiary. Vždy je to balansovanie.

V spoločnosti PTSMAKE často vidíme, že inžinieri bojujú s protichodnými cieľmi. Chcete vysoký výkon, ale máte obmedzený rozpočet.

Potrebujete kompaktnú veľkosť, ale fyzika si vyžaduje plochu. Pozrime sa na základné konflikty, ktorým denne čelíme.

Matica základných konfliktov

Tieto kompromisy musíme hľadať opatrne.

Aké sú kompromisy pri návrhu chladiča?

Pri integrácii chladiča s tepelnou rúrkou sa premenné výrazne znásobujú.

V minulých projektoch spoločnosti PTSMAKE sme zistili, že pridanie tepelných trubíc nie je zázračným riešením. Zvyšuje zložitosť výrobného procesu.

Vyváženie výkonu a nákladov

Meď má vynikajúcu vodivosť. V porovnaní s hliníkom je však ťažká a drahá.

Hybridný prístup často funguje najlepšie. Do hliníkovej základne vkladáme medené tepelné trubice, aby sme vyvážili hmotnosť a prenos tepla.

Faktor spoľahlivosti

Musíme tiež zvážiť štruktúra knôtu¹⁰ vo vnútri potrubia. To určuje životnosť a výkon.

Spekaný prášok je odolný, ale nákladný. Drážkované rozhrania sú lacnejšie, ale citlivé na gravitáciu.

Rozhodovacia matica pre viceprezidentov pre hardvér

Tu uvádzame, ako pomáhame klientom rozhodnúť sa na základe konkrétnych obmedzení projektu.

Záverečné rozhodnutie

Nemôžete mať všetko. Najskôr uprednostnite ciele tepelnej odolnosti. Potom prispôsobte geometriu svojmu mechanickému obalu.

Skúmali sme krehkú rovnováhu medzi tepelným výkonom, nákladmi a fyzickými obmedzeniami. Pomocou matice strategického rozhodovania môžeme vybrať správne materiály a konfigurácie tepelných trubíc. Tým sa zabezpečí, že chladič spĺňa technické špecifikácie bez prekročenia rozpočtu projektu.

Ako ovplyvňuje nadmorská výška návrh chladiča s nútenou konvekciou?

Pochopenie kvapiek hustoty vzduchu

Pri navrhovaní tepelných riešení pre prostredie s vysokou nadmorskou výškou štandardné výpočty často zlyhávajú. S rastúcou nadmorskou výškou sa hustota vzduchu v porovnaní s hladinou mora výrazne znižuje.

Táto fyzikálna zmena priamo ovplyvňuje nútenú konvekciu. Ventilátor pohybuje rovnakým objemom vzduchu, ale skutočná hmotnosť vzduchu prúdiaceho cez rebrá sa znižuje.

Toto zníženie znižuje účinnosť prenosu tepla. S týmto posunom hustoty musíme počítať už v počiatočnej fáze návrhu pri PTSMAKE, aby sme zabezpečili spoľahlivosť.

Kompenzácia nižšej hustoty

Na udržanie výkonu chladič s tepelnou rúrkou, nemôžeme sa spoliehať na údaje o hladine mora. Nižšia hustota vzduchu znamená, že na povrch chladiča dopadá menej molekúl vzduchu, ktoré odvádzajú tepelnú energiu.

Nastavenie rýchlosti ventilátora

Najpriamejším riešením je zvýšenie otáčok ventilátora. Zvýšením otáčok vytlačíme väčší objem vzduchu, aby sme kompenzovali nižšiu hmotnosť. Tým sa však zvyšuje hluk a spotreba energie.

Úprava geometrie plutiev

Prípadne môžeme upraviť štruktúru chladiča. Zväčšenie celkovej plochy pomáha získať späť stratený tepelný výkon bez zmeny ventilátora.

V minulých projektoch PTSMAKE sme často zvyšovali výšku alebo hustotu rebier, aby sme kompenzovali pokles Nusseltovo číslo¹¹. Tým sa zabezpečí dostatočný odvod tepla aj v riedkom vzduchu.

Kompromis v oblasti dizajnu

Tieto faktory musíte starostlivo vyvážiť. Jednoduché zväčšenie chladiča by mohlo narušiť hmotnostné obmedzenia v leteckých aplikáciách.

Pri štandardnej zostave tepelnej rúrky sa často vyžaduje zväčšenie povrchu o 15% až 20%, aby sa dosiahla teplota na úrovni mora.

Vysoká nadmorská výška znižuje hustotu vzduchu, čím sa výrazne znižuje chladiaci výkon systémov s nútenou konvekciou. Aby sa zabránilo prehriatiu, musia inžinieri buď zvýšiť rýchlosť ventilátora, aby sa zvýšil hmotnostný tok, alebo zväčšiť plochu chladiča, aby sa kompenzovala znížená účinnosť prenosu tepla.

Nechajte PTSMAKE poháňať váš ďalší projekt chladiča s tepelnou trubicou

Ste pripravení vyriešiť svoje najnáročnejšie potreby v oblasti tepelného manažmentu? Spolupracujte so spoločnosťou PTSMAKE a získajte vysoko presné riešenia chladičov na mieru. Kontaktujte nás ešte dnes, aby ste získali rýchlu a podrobnú cenovú ponuku - náš tím inžinierov je pripravený poskytnúť vynikajúci výkon, kvalitu a spoľahlivosť pre vašu aplikáciu!