Elektronni sovutish uchun eng yaxshi ixcham issiqlik almashtirgichlarni qanday tanlash mumkin

 

Elektron mahsulotlarda yuqori quvvatli zichlikli komponentlardan foydalanish tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda, bu esa suyuqlikni sovutishni yuqori issiqlik oqimi ilovalari uchun mos yechimga aylantiradi, bu hozirgi vaqtda asosiy tendentsiyadir. Boshqa omillar bilan bir qatorda, samarali suyuqlik sovutish tizimi issiqlik almashinuvchisining issiqlik tarqalish qobiliyatiga tayanadi. Ushbu issiqlik almashinuvchilari dastur stsenariysiga qarab turi, o'lchami va konfiguratsiyasi bo'yicha farqlanadi.

 

 

I Asosiy qurilish

 

1-rasmda odatdagi suvdan havoga, suyuqlik bilan sovutilgan, yopiq konturli tizim ko'rsatilgan. Sovutish suyuqligi IC komponentlari bilan aloqa qiladigan sovuq plastinka orqali pompalanadi. Komponentlardan so'rilgan issiqlik issiqlik almashtirgich orqali havoga tarqaladi va sovutilgan suyuqlik tsiklni takrorlab, pastadir orqali davom etadi.

 

▲ 1-rasm. Elektron qurilmalar uchun suv va havo gibrid sovutish tizimi

 

Suvdan havoga o'tkaziladigan issiqlikni hisoblash formulasi quyidagicha:

 

Qayerda:

• Tw2: issiqlik almashtirgichga kiradigan suyuqlikning harorati;
• Ta: issiqlik almashtirgichning atrofdagi havo harorati;
• Cmin: havoning (Ca) yoki suvning (Cw) issiqlik sig'im stavkalarining eng kichiki, bu massa oqim tezligi va doimiy bosimdagi o'ziga xos issiqlikning mahsulotidir;
• e: issiqlik almashtirgichdagi haqiqiy issiqlik almashinuvining termodinamik jihatdan mumkin bo'lgan maksimal issiqlik uzatishga nisbati sifatida aniqlangan issiqlik almashtirgichning samaradorligi.

 

Sovuq plastinka bilan aloqa qiladigan IC komponentlarining sirt harorati 2-formuladan foydalanib hisoblanadi.

 

 

Qayerda:

• Tw1 - sovuq plastinkaning kirish qismidagi suv harorati;
• Rcp - IC komponentlaridan sovuq plastinka kirishiga termal qarshilik, shu jumladan komponentlar va sovuq plastinka o'rtasidagi interfeys qarshiligi.

 

Komponentlardan issiqlik ta'sirida suvdagi harorat ko'tarilishi quyidagi formula bo'yicha baholanishi mumkin:

 

 

Qayerda:Cw - suyuqlikning issiqlik sig'imi tezligi, bu massa oqim tezligi va suyuqlikning o'ziga xos issiqligining mahsulotidir.

1-3 formulalarini birlashtirib, 4-formulani olamiz:

 

 

Bu IC komponentlarining sirt haroratini sovuq plastinka va issiqlik almashtirgichning ishlashi bilan bog'laydi.

Yuqoridagi tenglamalarda, agar issiqlik almashtirgichda turli xil suyuqlik turlari qo'llanilsa, sovuq va issiq suyuqliklarning xususiyatlarini ifodalash uchun "w" va "a" pastki belgilari mos ravishda "c" va "h" umumiy pastki belgilariga o'zgartirilishi kerak. .

 

Issiqlik almashtirgichning sirt maydoni

 

Issiqlik moslamasining sirt maydoni juda katta bo'lishi kerak, ayniqsa havoga ta'sir qiladigan tomonda. Buning sababi shundaki, havo sovutishda issiqlik uzatish koeffitsienti suyuq sovutishga qaraganda ancha past. Havo tomonidagi sirt maydonini oshirish issiqlik qarshiligini pasaytiradi, suyuqlik va havo o'rtasida yuqori issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi.

 

Issiqlikni samarali ravishda yo'qotish uchun katta sirt maydonlariga bo'lgan ehtiyojga qaramasdan, ko'plab loyihalarda, ayniqsa, komponentlar va taxtalar uchun qurilma darajasidagi ilovalarda katta issiqlik almashinuvi birliklarini joylashtirish uchun etarli joy yo'q.

 

Mavjud bo'shliqda mos issiqlik almashtirgichni tanlash juda muhimdir. Bundan tashqari, sovutish ishini yaxshilash uchun massa oqim tezligi, yuqori o'ziga xos issiqlikka ega suyuqliklardan foydalanish yoki sovutish fanining quvvatini oshirish kabi parametrlarni sozlash mumkin.

 

 

II issiqlik almashinuvchi qanotlari turlari

 

Issiqlik almashtirgichlarning havo tomoni odatda havo va suyuqlik o'rtasidagi issiqlik almashinuvini oshirish uchun ixcham qanotlar bilan jihozlangan.

Qavatlar turi maxsus dastur stsenariysiga mos kelishi kerak. KitobYilni issiqlik almashinuvchilari2-rasmda ko'rsatilganidek, to'g'ridan-to'g'ri qanotlar, panjali qanotlar, chiziqli qanotlar, to'lqinli qanotlar va pinli qanotlarni o'z ichiga olgan bir nechta qanot turlarini taqdim etadi.

 

▲ 2-rasm. Issiqlik almashtirgich qanotlarining turlari

 

Tadqiqotlar havo sovutgichli issiqlik almashinuvchilarini sinovdan o'tkazdi vafin dizaynini optimallashtirish bo'yicha ko'rsatmalar berilganissiqlik uzatish, bosim tushishi, o'lchami, vazni va narxini birlashtirib.

 

Issiqlik uzatish indeksi va bosimning pasayishi indeksini tavsiflash uchun Kolbern omili (JH) va ishqalanish omili (f) dan foydalanish bo'yicha korrelyatsiyalar 5 va 6 formulalarda ko'rsatilgan.

 

 

 

 

Qayerda:r va v - suyuqlikning zichligi va kinematik yopishqoqligi.

 

5-formuladagi Stanton raqamini (St) quyidagicha qayta yozish mumkin:

 

 

5-7 formulalarida Pr, t, v, NU va Re mos ravishda Prandtl sonini, devor siljish kuchlanishini, suyuqlikning kinematik yopishqoqligini, Nusselt raqamini va Reynolds sonini ifodalaydi.

 

3-rasmda 2-rasmda ko'rsatilgan fin tuzilmalari uchun (JH/f) nisbati va Reynolds soni o'rtasidagi bog'liqlik ko'rsatilgan.

 

 

▲ 3-rasm. Fin tuzilmalari va Reynolds soni o'rtasidagi bog'liqlik

 

3-rasmdan yaqqol ko‘rinib turibdiki, issiqlik almashtirgichning asosiy konstruktiv omili bosimning pasayishi birligiga issiqlik o‘tkazuvchanligi bo‘lsa, to‘g‘ri qanotlar eng samarali hisoblanadi, undan keyin panjurli, to‘lqinsimon, ofset tasmali va pinli qanotli konstruksiyalar turadi.

 

Har xil havo tezligi sharoitida tekis qanotlarning termal qarshiligi eng past edi.

 

4-rasmda birlik balandligidagi issiqlik uzatish va Reynolds soni nisbati pin qanotlari eng mos konfiguratsiya ekanligini ko'rsatadi, keyin panjur, ofset chiziq, to'lqinli va tekis qanotlar.

 

▲ 4-rasm. Har xil issiqlik almashtirgich konfiguratsiyasi uchun birlik balandligi uchun issiqlik uzatish

 

Yana bir muhim dizayn omili og'irlikdir. Misol uchun, avionika tizimlarida ishlatiladigan issiqlik almashtirgichlarni optimallashtirish ko'pincha birinchi navbatda panjurli qanotlarga, so'ngra to'lqinli, ofset chiziqli, pinli va tekis qanotli dizaynlarga ustunlik beradi.

 

 

III ixcham issiqlik almashinuvchi sovutish suvi

 

Tizim va qo'llanilishiga qarab, kichik issiqlik almashinuvchilari turli xil suyuqliklardan foydalanadilar. Ba'zi suyuqliklar ko'proq issiqlik o'tkazuvchanligiga va birlik hajmiga nisbatan samaraliroq termal diffuziyaga ega.

 

Buni ko'rsatish uchun 8-formulada ko'rsatilganidek, ochiq tizimdagi entalpiya o'zgarishi tufayli issiqlik tashilishini ko'rib chiqing.

 

 

Qayerda:

 

 

(r - suyuqlik zichligi, V - tezlik, A - kesma maydoni), Cp - doimiy bosimdagi solishtirma issiqlik.

 

Agar tezlik va tasavvurlar maydoni doimiy deb hisoblansa, Cp va r turli suyuqliklardan foydalanganda issiqlik uzatishni aniqlaydi.

 

1-jadvalda 300K da etilen glikol, suv va havo uchun Cp, r, m va k qiymatlari keltirilgan.

 

▲ 1-jadval. Odatdagi sovutish suvlarining termodinamik xususiyatlari

 

1-jadval shuni ko'rsatadiki, yuqori zichlik va issiqlik sig'imi bo'lgan suyuqliklar ko'proq issiqlikni olib tashlashi mumkin. Bunday suyuqliklardan foydalanish yuqori issiqlik oqimi ilovalarida issiqlik uzatishni sezilarli darajada oshiradi.

 

Biroq, issiqlik uzatish qobiliyati yaxshi bo'lgan suyuqliklardan foydalanish suyuqlikni tizim orqali haydash uchun yuqori nasos quvvatini talab qiladi.

 

Sovutish suyuqligining aylanishi uchun zarur bo'lgan quvvatni kamaytirish uchun issiqlik almashtirgich qaynoq issiqlik uzatishdan foydalanadi.

 

Ba'zi tizimlarda sovutish suvi issiqlik manbasidan issiqlikni yutadi va bug'lanadi.

 

Tizimning murakkabligidan kelib chiqqan holda, issiq sovutish suvi qanotli kondensator qismidan pompalanadi, u erda sovutish suyuqligi sovutiladi va suyuqlik fazasiga qaytadi.

 

Sovutish suyuqligi fazani suyuqlikdan gazga o'zgartirib, zichligi pastroq bo'lganligi sababli, sovutish suvi aylanishi uchun zarur bo'lgan nasos quvvati sezilarli darajada kamayadi.

 

Integral mikrosxemalar tez rivojlanib borayotganligi sababli, komponentlar yuqori quvvat zichligiga ega bo'lganligi sababli, ixcham issiqlik almashinuvchilari elektron sovutish echimlarida muhim ahamiyatga ega.

 

Ushbu qurilmalardan to'liq foydalanish uchun ularning tushunchalari, afzalliklari va cheklovlarini tushunish muhimdir. Issiqlik almashinuvi tizimlarini to'g'ri ishlatish uchun bosimning pasayishi, issiqlik uzatish, o'lcham, og'irlik va narx kabi dizayn omillariga ustunlik berish kerak.