Tápegység Eszköz hűtési megoldás

Mindannyian tudjuk, hogy a hőkezelés az energiagazdálkodás fontos szempontja. Az alkatrészeket és rendszereket a hőmérsékleti határokon belül kell tartania. A passzív megoldások a hűtőbordákkal és hőcsövekkel kezdődnek, és ventilátorokat is használhatnak az aktív hűtéshez a hűtőhatás fokozása érdekében.A komponensszintű és késztermékszintű rendszermodellezés lehetővé teszi a tervezők számára, hogy elsőrendű hozzávetőleges elemzést készítsenek a hűtési stratégiáról. A számítási folyadékdinamika további elemzésekhez való felhasználása teljes mértékben megértheti az általános hőhelyzetet és a hűtési stratégia változásainak hatását. Minden hőkezelési megoldás kompromisszumot foglal magában a méret, a teljesítmény, a hatékonyság, a súly, a megbízhatóság és a költségek tekintetében, és értékelnie kell a projekt prioritásait és korlátait.

Minden hőkezelési megoldás a fizika alapelveit követi. Hűtési módban a hővezetésnek három módja van: sugárzás, vezetés és konvekció.

A legtöbb elektronikus rendszernél a hűtéshez az szükséges, hogy a hőt vezetés útján hagyják el a közvetlen hőforrásból, majd konvekcióval továbbítják más helyekre. A tervezési kihívás a különböző hőkezelési hardverek kombinálása a szükséges vezetés és konvekció hatékony elérése érdekében. Három leggyakrabban használt hűtőelem létezik: radiátor, hőcső és ventilátor. A radiátorok és a hőcsövek tápellátás nélküli passzív hűtőrendszerek, amelyek magukban foglalják a természetes indukált vezetési és konvekciós módszereket is. Ezzel szemben a ventilátor egy aktív kényszerlevegős hűtőrendszer.

Hűtőborda hűtés:

A hűtőborda alumínium vagy réz szerkezet, amely vezetés útján hőt nyerhet a hőforrásból, és a hőt a légáramnak (egyes esetekben víznek vagy más folyadékoknak) továbbítja a konvekció megvalósítása érdekében. A radiátorok több ezer méretű és formájúak, az egyetlen tranzisztort összekötő kis, préselt fém bordáktól a sok bordával rendelkező nagy extrudálásokig, amelyek képesek felfogni és hőt továbbítani a konvektív légáramnak.

A hűtőborda egyik előnye, hogy nincsenek mozgó alkatrészek, nincsenek működési költségek, és nincsenek meghibásodási módok. Ha egy megfelelő méretű hőleadót csatlakoztatunk a hőforráshoz, a meleg levegő felemelkedik, a konvekció természetesen megtörténik, megindul, és folyamatosan levegőáramot képez. Ezért ezek az előnyök nagyon fontosak, ha hűtőbordát használunk, hogy egyenletes légáramlást biztosítsunk a hőforrás bemenete és kimenete között. Ezenkívül a bemeneti nyílásnak a radiátor alatt, a kimenetnek pedig felül kell lennie; Ellenkező esetben a forró levegő stagnál a hőforráson, ami tovább rontja a helyzetet.

Hőcsövek hozzáadása:

A hőcső feladata a hőforrásból származó hő elnyelése és a hidegebb területre történő átadása, de maga nem radiátorként működik. Ha a hőforrás közelében nincs elég hely a radiátor elhelyezéséhez, vagy a légáramlás nem elegendő, akkor a hőcső használható. A hőcső nagy hatásfokú, és a hőt a forrásból a kezelés szempontjából kényelmesebb helyre tudja továbbítani.

Hűtőventilátor hozzáadása:

 Nyilvánvaló, hogy a ventilátorok növelik a költségeket, helyet igényelnek, és növelik a rendszerzajt. Elektromechanikus eszközként a ventilátor is hajlamos a meghibásodásra, ami energiát fogyaszt és az egész rendszer hatékonyságát befolyásolja. Azonban sok esetben, különösen, ha a légáramlási út ívelt, függőleges vagy elzárt, általában csak ezek jelentik a megfelelő légáramlás elérését. Sok alkalmazás hőszabályozású ventilátorokat használ, amelyek csak akkor működnek, ha szükséges a fordulatszám csökkentése, ezáltal csökkentve az energiafogyasztást, és olyan lapátokat használnak, amelyek minimálisra csökkentik a zajt az optimális működési sebesség mellett.

Modellezés és hőszimuláció:

A modellezés és a szimuláció elengedhetetlen egy hatékony hőkezelési stratégiához, amely meghatározza, hogy mennyi hűtőlevegőre van szükség, és hogyan érhető el a hűtés. A különböző hőforrásokon áthaladó légáramlás méretezhető úgy, hogy hőmérséklete a megengedett határérték alatt maradjon. A léghőmérséklet, a nem kényszerített légáram rendelkezésre álló áramlása, a ventilátor légáram és egyéb tényezők felhasználásával az alapszámításhoz nagyjából megérthetjük a hőmérsékleti állapotot.

Bizonyos beállítások elvégzésével a tervezők láthatják, hogy a nagyobb levegőnyílások több levegőt igényelnek-e, megállapíthatják, hogy más légáramlási utak hatékonyabbak-e, azonosíthatják a nagyobb vagy eltérő radiátorok használatának különbségeit, megvizsgálhatják a hőcsövek használatát a forró pontok mozgatására stb. Ezek a CFD modellező szoftvercsomagok táblázatos adatokat és színes képeket hozhatnak létre a hőelvezetésről. A ventilátor méretének, légáramlásának és helyzetének változásai szintén könnyen modellezhetők.

Az energiagazdálkodás a hőkezelést is, különösen azt, hogy a teljesítményhez kapcsolódó funkciók hűtése hogyan befolyásolja a termikus tervezést és a hőfelhalmozódást. Ezen túlmenően, még ha a komponensek és rendszerek továbbra is a specifikációs tartományon belül működnek, a hőmérséklet emelkedése teljesítményváltozásokat okoz az alkatrészek paramétereinek változásával. A túlmelegedés az alkatrészek élettartamát is lerövidítheti, és ezáltal a meghibásodások közötti átlagos időt is, ami szintén figyelembe veendő tényező a hosszú távú megbízhatóság érdekében.