Οι παραμέτροι των πτερυγίων απορροφητήρων θερμότητας είναι οι βασικοί παράγοντες που καθορίζουν την απόδοσή τους, το μέγεθος, το κόστος και την αξιοπιστία τους.Η εξαιρετική θερμική σχεδίαση περιλαμβάνει την εύρεση της βέλτιστης ισορροπίας μεταξύ τουςΗ ακόλουθη είναι μια λεπτομερή εισαγωγή σε διάφορες παραμέτρους πτερύγων, συμπεριλαμβανομένων των ορισμών, των επιπτώσεών τους και των προβλημάτων σχεδιασμού.
Ι. Βασικές γεωμετρικές παραμέτρους
Οι παραμέτροι αυτοί καθορίζουν άμεσα το φυσικό σχήμα και τη διάταξη των πτερυγίων, όπως φαίνεται στο σχήμα 1 κατωτέρω.
Σχήμα 1: Γεωμετρικές παραμέτρους πτερυγίων
1. Σφαιρίδιο πτερύγας (P)
Ορισμός:Η απόσταση από το κέντρο στο κέντρο μεταξύ δύο γειτονικών πτερυγίων.
Επιπτώσεις:
1- Μικρός Πιτς:Περισσότεροι πτερύγοι ανά μονάδα όγκου, μεγαλύτερη περιοχή διάχυσης θερμότητας, αλλά αυξημένη αντίσταση αέρα και ευαισθησία στη συσσώρευση σκόνης.
2- Μεγάλο ύφος:Μειωμένη αντίσταση αέρα, λιγότερο επιρρεπής στη συσσώρευση σκόνης, αλλά μειωμένη συνολική περιοχή διάσπασης θερμότητας.
Σχεδιασμός:Είναι απαραίτητο να βρεθεί η βέλτιστη ισορροπία μεταξύ της περιοχής διάσπασης θερμότητας και της αντίστασης της ροής αέρα.
2. Υψόμετρο πτερυγίου (H)
Ορισμός:Το κατακόρυφο ύψος του πτερυγίου από τη ρίζα μέχρι την άκρη.
Επιπτώσεις:
1Αυξημένο ύψος:Αυξάνει σημαντικά την περιοχή διάχυσης θερμότητας, αυξάνοντας έτσι την ικανότητα ψύξης.
2Αρνητικές επιπτώσεις:Καθώς τα πτερύγια γίνονται ψηλότερα, γίνεται πιο δύσκολο για τη θερμότητα στην άκρη να μεταφερθεί μακριά μέσω της πλάκας βάσης,που οδηγεί σε μειωμένη απόδοση πτερύγων (μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ άκρου και ρίζας)Η μηχανική αντοχή μειώνεται επίσης, καθιστώντας τους επιρρεπείς σε δονήσεις.
Σχεδιασμός:Το ύψος πρέπει να σχεδιάζεται σε συντονισμό με το ύψος και το πάχος.
3. Μέγεθος πτερυγίου (δ)
Ορισμός:Το πάχος του υλικού του πτερυγίου.
Επιπτώσεις:
1- Αυξημένο πάχος:Διευκολύνει την αγωγία θερμότητας από τη ρίζα στην άκρη (μειώνει τη δική του θερμική αντίσταση), βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα του πτερύχου.
2Μειωμένο πάχος:Κάτω από το ίδιο ύψος, επιτρέπει περισσότερα πτερύγια (δηλ. μικρότερη καθαρή απόσταση), αυξάνοντας έτσι την περιοχή διάσπασης θερμότητας, αλλά αυξάνοντας επίσης την αντίσταση του αέρα.
Σχεδιασμός:Χρησιμοποιούνται λεπτότερα πτερύγια κατά την επιδίωξη ελαφρού βάρους και μικροποίησης, αλλά πρέπει να εξασφαλίζεται η σκοπιμότητα της διαδικασίας και η δομική αντοχή.
4. Εσωτερική ακτίνα πτερυγίου (R)
Η εσωτερική ακτίνα του πτερυγίου (R) εξασφαλίζεται από το καλούπι.Ένα υπερβολικά μικρό R μπορεί να οδηγήσει σε ελαττώματα όπως ρωγμές πτερύγων και κακή επίπεδεια μετά την τυποποίηση.
5Στροφή απόκλισης κάθετης (α)
Η γωνία απόκλισης (α) του άξονα κάθε κύματος πτερυγίου σε σχέση με την κάθετη της επιφάνειας της βάσης.Η γωνία αυτή ελέγχεται γενικά εντός ±3°Η υπέρβαση αυτής της ανοχής οδηγεί σε κακή δημιουργία πτερύγων.
6. Σχήμα πτερύγας
Ορισμός:Το μακρογεωμετρικό σχήμα του πτερύχου.
Σύνοψη:Τα πτερύγια υπάρχουν σε διάφορους τύπους δομής, όπως οδοντωτά, επίπεδα (ευθεία) και διάτρητα. Ο κατάλληλος τύπος πτερύχου μπορεί να επιλεγεί με βάση τις διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας.Η εκτεταμένη επιφάνεια του πτερυγίου και η ικανότητά του να διαταράσσει τη ροή του υγρού καθορίζουν την ικανότητα ανταλλαγής θερμότητας.
Χαρακτηριστικά των απλών πτερυγίων:Τα πτερύγια τους είναι μακρά, ορθογώνια, με ομαλά τοιχώματα.
Σχήμα 2: Καθαρό πτερύγιο
Χαρακτηριστικά των πτερυγίων:Τα κανάλια υγρού τυποποιούνται για να είναι άνιμοι, αυξάνοντας την αναταραχή του υγρού και ενισχύοντας τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας.
Σχήμα 3: Σιδερένιο πτερύγιο
Χαρακτηριστικά κυματισμένων πτερυγίων:Περιλαμβάνει την πίεση ορισμένων κυματοειδών/κυμάτων σε ένα επίπεδο πτερύγιο για να προωθήσει την αναταραχή του υγρού.
Σχήμα 4: Κύκλωμα πτερύγια
Χαρακτηριστικά των διατρυβωμένων πτερυγίων:Δημιουργούνται με τρύπηση πολλών οπών σε ένα απλό πτερύγιο.
Σχήμα 5: Διατρυβωμένο πτερύγιο
ΙΙ. Δυναμικότητα και φυσικές παραμέτρους πτερύγων
Οι παραμέτροι αυτοί περιγράφουν τα χαρακτηριστικά επιδόσεων και τις φυσικές ιδιότητες των πτερυγίων.
1. Αποτελεσματικότητα
Ορισμός:Η αναλογία της πραγματικής θερμικής διάσπασης του πτερύχου προς την ιδανική θερμική διάσπαση του (υποθέτοντας ότι ολόκληρο το πτερύγιο βρίσκεται στη θερμοκρασία της ρίζας).
Επιπτώσεις:
1Όσο ψηλότερο, λεπτότερο ή κατασκευασμένο από φτωχότερο θερμικά αγωγό υλικό είναι το πτερύγιο, τόσο χαμηλότερη είναι η απόδοσή του (κατώτερη θερμοκρασία της άκρης).
2Η υψηλότερη απόδοση υποδηλώνει καλύτερη εκμετάλλευση του υλικού πτερύγων.
Σχεδιασμός:Ο στόχος είναι να γίνει η αποδοτικότητα πτερύγων όσο το δυνατόν υψηλότερη (συνήθως επιθυμητή > 70-80%).Αυτό σημαίνει την επιλογή υλικών με καλή θερμική αγωγιμότητα και τον ορθολογικό σχεδιασμό της αναλογίας ύψους προς πάχος.
2Υδραυλική διάμετρος
Ορισμός:Πλήρης παράμετρος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή των χαρακτηριστικών των καναλιών ροής μεταξύ των πτερυγίων.
Επιπτώσεις:Καθορίζει τα χαρακτηριστικά ροής και τον αριθμό Ρέινολντς (Re) εντός του καναλιού, επηρεάζοντας έτσι τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας με σύμβαση και την αντίσταση ροής.
Σχεδιασμός:Οι μηχανικοί το χρησιμοποιούν για τη δυναμική των υγρών και τους υπολογισμούς μεταφοράς θερμότητας.
3.Συνέπεια επιφάνειας προς όγκο
Ορισμός:Η επιφάνεια διασποράς θερμότητας που παρέχεται ανά μονάδα όγκου του απορροφητήριου θερμότητας.
Επιπτώσεις:Μια υψηλότερη αναλογία δείχνει καλύτερη συμπαγότητα του απορροφητήρα θερμότητας, επιτρέποντας μεγαλύτερη ικανότητα ψύξης σε περιορισμένο χώρο.
Σχεδιασμός:Σε εφαρμογές περιορισμένου χώρου (π.χ. φορητοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα), η επίτευξη υψηλής αναλογίας επιφάνειας προς όγκο είναι κρίσιμη.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
