Co to jest radiator i jego znaczenie

Co to jest radiator i jego znaczenie

Każdy podzespoły elektryczne i elektroniczne w obwodzie wytwarza pewną ilość ciepła, podczas gdy obwód jest wykonywany przez zapewnienie zasilania. Zwykle urządzenia półprzewodnikowe dużej mocy, takie jak tranzystory mocy i optoelektronika, taka jak diody emitujące światło lasery generują ciepło w znacznych ilościach, a te elementy nie są w stanie odprowadzać ciepła, ponieważ ich zdolność rozpraszania jest znacznie niska.



Z tego powodu nagrzewanie się komponentów prowadzi do przedwczesnej awarii i może spowodować awarię całego obwodu lub wydajności systemu. Aby więc pokonać te negatywne aspekty, radiatory muszą być wyposażone w chłodzenie.


Co to jest radiator?

Radiator

Radiator





Radiator to element elektroniczny lub urządzenie obwód elektryczny który rozprasza ciepło z innych elementów (głównie z tranzystorów mocy) obwodu do otaczającego medium i chłodzi je w celu poprawy ich wydajności, niezawodności, a także zapobiega przedwczesnemu uszkodzeniu elementów. W celu chłodzenia zawiera wentylator lub urządzenie chłodzące.

Zasada działania radiatora

Zgodnie z prawem przewodzenia ciepła Fouriera, jeśli w ciele występuje gradient temperatury, wówczas ciepło będzie przenosić się z obszaru o wysokiej temperaturze do obszaru o temperaturze dopuszczalnej. Można to osiągnąć na trzy różne sposoby, np. Przez konwencję, promieniowanie i przewodzenie.



Zasada działania radiatora

Zasada działania radiatora

Za każdym razem, gdy dwa obiekty o różnej temperaturze stykają się ze sobą, następuje przewodzenie, powodując, że szybko poruszające się cząsteczki obiektu o wysokiej temperaturze zderzają się z wolno poruszającymi się cząsteczkami chłodniejszych obiektów, a tym samym przenoszą energię cieplną do chłodniejszego obiektu i jest to określane jako przewodnictwo cieplne.

Podobnie, radiator przenosi ciepło lub energię cieplną z elementu o wysokiej temperaturze do ośrodka o niskiej temperaturze, takiego jak powietrze, woda, olej itp. Zwykle jako medium o niskiej temperaturze jest używane powietrze, a jeśli jako medium używana jest woda, to jest określane jako zimna płyta.


Rodzaje radiatorów

Radiatory są podzielone na różne kategorie w oparciu o różne kryteria. Rozważmy główne typy, a mianowicie aktywne radiatory i pasywne radiatory.

Rodzaje radiatorów

Rodzaje radiatorów

Aktywne radiatory

Są to zazwyczaj wentylatory i wykorzystujące moc do celów chłodzenia. Można je również określić jako radiator lub wentylatory. Wentylatory są dalej klasyfikowane jako łożyska kulkowe i łożyska ślizgowe. Wentylatory silnika z łożyskami kulkowymi są preferowane, ponieważ ich zakres pracy jest dłuższy i są tańsze, jeśli chodzi o użytkowanie o dużej rozpiętości.Wydajność tego rodzaju radiatorów jest doskonała, ale nie do zastosowań długoterminowych, ponieważ składają się z ruchomych części i są również trochę drogie.

Pasywne radiatory

Nie posiadają żadnych elementów mechanicznych i są wykonane z aluminiowych grzejników żebrowanych. Te rozpraszają energię cieplną lub ciepło za pomocą procesu konwekcji. Są one najbardziej niezawodne niż aktywne radiatory i, aby zapewnić wydajną pracę pasywnych radiatorów, zaleca się utrzymanie ciągłego przepływu powietrza przez ich żebra.

Aluminiowy radiator

Radiatory są na ogół wykonane z metali, a najczęściej używanym metalem w radiatorze jest aluminium. Zdajemy sobie sprawę, że przewodnictwo cieplne każdego metalu jest inne. Przewodnictwo cieplne metalu jest proporcjonalne do przenikania ciepła w radiatorze. . Tak więc, jeśli przewodność cieplna metalu wzrośnie, wówczas
Wzrośnie również zdolność przenoszenia ciepła przez radiator.

Aluminiowy radiator

Aluminiowy radiator

Przewodność cieplna aluminium wynosi 235 W / mK, jest to najtańszy i lekki metal. Aluminiowe radiatory są również nazywane radiatorami wytłaczanymi, ponieważ można je wytwarzać za pomocą wytłaczania.

Tłoczone radiatory

Są one wykonane z metali, które są wytłaczane w celu nadania im określonego kształtu. Ten stempel tworzy radiatory za każdym razem, gdy metal przechodzi przez maszynę do tłoczenia. Są tańsze w porównaniu do wytłaczanych radiatorów.
Są one używane do zastosowań o niskim poborze mocy, a zatem mają niską wydajność.

Obróbka radiatorów

Są one wytwarzane w procesie obróbki skrawaniem, często piła trakowa służy do usuwania bloku materiału w celu wykonania między żeberkami o precyzyjnych odstępach. Są one drogie, ponieważ dużo metalu może być marnotrawstwem w procesie produkcyjnym.

Radiatory z lamelami klejonymi

Są one często używane w fizycznie dużych zastosowaniach, które wymagają rozsądnej wydajności, takich jak spawanie elektryczne i Zastosowania cegieł DC-DC . Są one wykonane przez połączenie poszczególnych metalowych żeberek z podstawą radiatora. Można to zrobić dwoma metodami, a mianowicie termiczną żywicą epoksydową, która jest ekonomiczna, a drugą metodą lutowania twardego, które jest drogie.

Radiatory ze składanymi żebrami

Te radiatory ze składanymi żebrami mają dużą powierzchnię i są wykonane z materiału składanego, dzięki czemu charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością i bardzo dużą gęstością strumienia ciepła. W tych zlewozmywakach powietrze jest kierowane bezpośrednio do radiatorów przez jakiś kanał. To sprawia, że ​​całość jest kosztowna, ponieważ koszt produkcji i przewodów jest wliczony w całkowity koszt zlewu.

Skived radiatory

Do produkcji tych zlewozmywaków stosuje się proces skórowania, który polega na wytwarzaniu bardzo drobnych bloków metali, głównie miedzi. Dlatego są one nazywane skived radiatorami. Są to radiatory o średniej i wysokiej wydajności.

Kute radiatory

Metale, takie jak miedź i aluminium, są używane do formowania radiatorów przy użyciu sił ściskających. Ten proces jest określany jako proces kucia. Stąd nazywane są kutymi radiatorami.

Radiatory z pojedynczym żebrem

Są lekkie i mogą być instalowane w ciasnych przestrzeniach. Posiadają również wydajność od niskiej do wysokiej i mogą być używane w wielu zastosowaniach. Ale główną wadą jest to, że są nieco drogie.

Swaged Heat Sinks

Kucie jest procesem kucia na zimno, ale czasami można go wykonać nawet jako proces obróbki na gorąco, w którym wymiary przedmiotu są zmieniane w matrycę. Są niedrogie, średnio wydajne i ograniczone w zarządzaniu przepływem powietrza.

Znaczenie radiatorów w obwodach elektronicznych

  • Radiator jest pasywnym wymiennikiem ciepła i został zaprojektowany tak, aby mieć dużą powierzchnię w kontakcie z otaczającym (chłodzącym) medium, takim jak powietrze. Komponenty lub części elektroniczne lub urządzenia, które są niewystarczające do obniżenia temperatury, wymagają radiatorów do chłodzenia. Ciepło wytwarzane przez każdy element lub element układu elektronicznego muszą być rozproszone, aby poprawić jego niezawodność i zapobiec przedwczesnemu uszkodzeniu elementu.
  • Utrzymuje stabilność termiczną w granicach dla każdego elektrycznego i element elektroniczny dowolnego obwodu lub części elektroniczne dowolnego systemu. Wydajność radiatora zależy od takich czynników, jak wybór materiału, konstrukcja występu, obróbka powierzchni i prędkość powietrza.
  • Centralne jednostki przetwarzania i procesory graficzne komputera są również chłodzone za pomocą radiatorów. Radiatory są również nazywane rozpraszaczami ciepła, które są często używane jako osłony w pamięci komputera, aby rozproszyć jego ciepło.
  • Brak radiatorów dla obwodów elektronicznych może spowodować awarię takich podzespołów, jak tranzystory, regulatory napięcia, układy scalone, diody LED i tranzystory mocy. Nawet gdy lutowanie obwodu elektronicznego , zaleca się stosowanie radiatora, aby uniknąć przegrzania elementów.
  • Radiatory nie tylko zapewniają odprowadzanie ciepła, ale także służą do zarządzania energią cieplną poprzez rozpraszanie ciepła, gdy jest ono większe. W przypadku niskich temperatur radiatory mają za zadanie dostarczać ciepło poprzez oddawanie energii cieplnej do prawidłowego działania obwodu.

Wybór radiatora

Aby wybrać radiator, musimy wziąć pod uwagę następujące obliczenia matematyczne:

Rozważać

P: Współczynnik rozpraszania ciepła w watach

T_j: Maksymalna temperatura złącza urządzenia w 0C

T_c: Temperatura obudowy urządzenia w 0C

T_a: temperatura powietrza otoczenia przy 0 ° C

T_s: Maksymalna temperatura radiatora umieszczonego najdalej przy urządzeniu w 0C

Opór cieplny można podać za pomocą

R = ∆T / Q

Opór elektryczny jest określony przez

R_e = ∆V / I

Opór cieplny pomiędzy złączem a obudową urządzenia jest podany przez

R_jc = (∆T_jc) / Q

Obudowa do oporu tonięcia jest podana przez

R_cs = (∆T_cs) / Q

Opór opadania do otoczenia jest określony przez

R_sa = (∆T_sa) / Q

Zatem połączenie z oporem otoczenia jest podane przez

R_ja = R_jc + R_cs + R_sa = (T_j-T_a) / Q

Teraz wymagany opór cieplny radiatora to

R_sa = (T_j-T_a) / Q-R_jc-R_cs

W powyższym równaniu wartości T_j, Q i R_jc są ustalane przez producenta, a wartości T_a i R_cs są definiowane przez użytkownika.

Zatem opór cieplny radiatora do zastosowania musi być mniejszy lub równy powyższemu obliczonemu R_sa.

Przy wyborze radiatora należy wziąć pod uwagę różne parametry, takie jak budżet cieplny dopuszczalny dla radiatorów, stan przepływu powietrza (przepływ naturalny, mieszany o niskim przepływie, konwekcja wymuszona o wysokim przepływie).

Objętość radiatora można określić, dzieląc objętościowy opór cieplny przez wymagany opór cieplny. Zakres objętościowego oporu cieplnego przedstawia poniższa tabela.

Zakres objętościowego oporu cieplnego
Poniższy wykres przedstawia zróżnicowanie wielkości aluminiowego radiatora i oporu cieplnego jako przykład wyboru radiatora na podstawie oporu cieplnego.

Powierzchnia a odporność termiczna radiatora

Powierzchnia a odporność termiczna radiatora

W artykule omówiono w skrócie radiator, różne typy radiatorów i znaczenie radiatora w obwodach elektronicznych. Więcejinformacje dotyczące radiatorów prosimy kierować na adreskomentując poniżej.

Kredyty fotograficzne: