सफल कूलिंग के लिए पंख

कूलिंग सफलता के लिए पंख

चित्र 1: शीर्ष दाएं कोने से दक्षिणावर्त हैं
Louvered, Lanced Offset, Wavy, और STRAIST PINS।

चूंकि उच्च-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स बिजली घनत्व सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं, इसलिए घटक डिजाइन इंजीनियरों को शीतलन समाधान के लिए अपनी पसंद में अधिक चुनौतियों और व्यापार-बंदों का सामना करना पड़ रहा है। इन चुनौतियों और ट्रेड-ऑफ को पूरा करने का एक तरीका है कि हीट एक्सचेंजर्स और कोल्ड प्लेट जैसे हीट ट्रांसफर डिवाइसों के फिन ज्यामिति और फिन घनत्व की इंजीनियरिंग के माध्यम से।

यह लेख बताएगा कि कैसे फिन ज्यामिति और फिन घनत्व हीट एक्सचेंजर्स और कोल्ड प्लेटों के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। यह कुछ बुनियादी गर्मी हस्तांतरण सिद्धांत की संक्षेप में समीक्षा करेगा, विभिन्न प्रकार के फिन ज्यामितीयों की तुलना करेगा और प्रदर्शन में सुधार करने में उनकी भूमिका, और प्रदर्शन को अधिकतम करने के तरीके के रूप में थर्मल प्रतिरोध को कम करने पर ध्यान केंद्रित करेगा।

गर्मी का हस्तांतरण

एक प्रक्रिया में कुल गर्मी हस्तांतरण का वर्णन करने वाला मूल समीकरण द्वारा दिया गया है:

Q = u × एक x lmtd (1)

कहाँ पे:

U, A, या LMTD को बढ़ाने से अधिक गर्मी हस्तांतरण होगा।

अधिकांश हीट एक्सचेंजर और कोल्ड प्लेट अनुप्रयोगों के लिए, समग्र गर्मी हस्तांतरण गुणांक में मुख्य रूप से चालन और संवहन शब्दों का संयोजन होता है, जहां चालन शब्द संवहन शब्द (एस) की तुलना में बहुत छोटा होता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि घटक डिजाइनरों का आमतौर पर निर्माण की सामग्री पर बहुत कम नियंत्रण होता है, जो चालन को प्रभावित करता है, और शीतलक का उपयोग किया जाता है। हालांकि, वे फिन ज्यामिति और फिन घनत्व पर काफी नियंत्रण करते हैं, जो संवहन को प्रभावित करता है।

फ़िन ज्यामिति और घनत्व

फ़िन ज्यामितीय और घनत्व जो अशांत प्रवाह बनाते हैं और प्रदर्शन में सुधार करते हैं, दबाव ड्रॉप भी बढ़ाते हैं, जो अधिकांश उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है। इष्टतम फिन ज्यामिति और फिन घनत्व संयोजन तब प्रदर्शन, दबाव ड्रॉप, वजन और आकार का एक समझौता है। सामान्य फिन प्रकारों के बीच प्रदर्शन, दबाव ड्रॉप, वजन और आकार के आधार पर एक फिगर-ऑफ-मेरिट की तुलना इलेक्ट्रॉनिक्स कूलिंग के लिए [एयर कूल्ड कॉम्पैक्ट हीट एक्सचेंजर डिजाइन में वर्णित है। "

फिन ज्यामिति के अलावा, प्रदर्शन में सुधार के लिए मोटाई, ऊंचाई, पिच और रिक्ति जैसे मापदंडों को भी बदल दिया जा सकता है। आमतौर पर, पंख की मोटाई 0.004 (0.1 मिमी) से 0.012 से 0.012 (0.3 मिमी) में भिन्न होती है, ऊंचाई 0.035 (0.89 मिमी) से 0.6 से 0.6 (15.24 मिमी) में भिन्न होती है, और घनत्व 8 से 30 एफपीआई (पंख प्रति इंच) से भिन्न होता है। ।

अधिकांश उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों में, पंख तांबे या एल्यूमीनियम से बने होते हैं। एल्यूमीनियम पंखों को उनके हल्के वजन के कारण विमान इलेक्ट्रॉनिक तरल शीतलन अनुप्रयोगों में पसंद किया जाता है। कॉपर फिन का उपयोग ज्यादातर अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां वजन एक महत्वपूर्ण कारक नहीं है, लेकिन अन्य शीतलन लूप सामग्री के साथ संगतता है।

गर्मी हस्तांतरण अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले कई अलग -अलग फिन ज्यामितीय हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले कुछ सबसे अधिक लावरे, लांस किए गए ऑफसेट, स्ट्रेट और लहराते हुए पंख हैं। (चित्र 1. देखें)

थर्मल प्रतिरोध को कम करके प्रदर्शन को अधिकतम करना

प्रदर्शन को अनुकूलित करने और थर्मल प्रतिरोध को कम करने का कार्य एक सैद्धांतिक उदाहरण द्वारा सबसे अच्छा प्रदर्शन किया जा सकता है। एक गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया पर विचार करें जहां 50/50 एथिलीन ग्लाइकोल और पानी (ईजीडब्ल्यू) को प्लेट-फिन हीट एक्सचेंजर में परिवेशी हवा द्वारा ठंडा किया जाता है। चित्रा 2 एक विद्युत सादृश्य का उपयोग करके हीट एक्सचेंजर के माध्यम से हीट फ्लो पथ को दिखाता है।

चित्रा 2: गर्मी प्रवाह आरेख की विद्युत सादृश्य

इस उदाहरण में, तापमान टी _एच और टी ₁ के बीच संवहन द्वारा गर्मी बहती है, फिर तापमान टी ₁ और टी ₂ के बीच चालन से, और अंत में टी ₂ और टी _सी के बीच संवहन द्वारा। कुल थर्मल प्रतिरोध तब श्रृंखला में तीन थर्मल प्रतिरोधों के योग के बराबर है।

तुलनात्मक रूप से, एक ठंडी प्लेट में आमतौर पर केवल एक शीतलक प्रवाह होता है। नतीजतन, थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री और कोल्ड प्लेट सामग्री के माध्यम से ठंडी प्लेट पर घुड़सवार गर्मी-डिसिपेटिंग इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस से चालन से गर्मी बहती है। गर्मी तब द्रव पथ सामग्री की आंतरिक सतह से संवहन द्वारा शीतलक तक बहती है।

जैसा कि ऊपर दिए गए उदाहरण में दिखाया गया है, यदि हम गर्मी हस्तांतरण को अधिकतम करना चाहते हैं तो हमें थर्मल प्रतिरोध को कम करना चाहिए। इसे पूरा करने के लिए, हमें इसी गर्मी हस्तांतरण क्षेत्रों, फिल्म गुणांक या दोनों को बढ़ाना होगा। गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र को बढ़ाना अवधारणा में अपेक्षाकृत आसान है, हालांकि कभी -कभी अनुप्रयोग आवश्यकताओं जैसे कि वजन, आकार और दबाव ड्रॉप द्वारा विवश किया जाता है। गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र को बढ़ाने का एक प्रभावी तरीका फिन घनत्व (प्रति यूनिट लंबाई प्रति पंख) बढ़ाना है। फिल्म गुणांक को बढ़ाना अधिक जटिल है, हालांकि, क्योंकि फिल्म गुणांक तरल पदार्थ के गुणों पर निर्भर है, द्रव वेग, और फिन ज्यामिति पर विचार किया जा रहा है।

चुनौती को पूरा करना

जब प्रदर्शन, प्रेशर ड्रॉप, वेट, और आकार सहित मांग और कभी -कभी परस्पर विरोधी आवेदन आवश्यकताओं का सामना करना पड़ता है, तो एक अनुभवी आपूर्तिकर्ता के साथ काम करना, जो समझता है कि प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए हीट एक्सचेंजर्स और कोल्ड प्लेट्स के फिन ज्यामिति और फिन घनत्व को कैसे अनुकूलित किया जाए। और आवेदन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।