Energijos tiekimo įrenginių terminio aušinimo konstrukcija
Visi žinome, kad šilumos valdymas yra svarbus energijos valdymo aspektas. Ji turi išlaikyti komponentus ir sistemas temperatūros ribose. Pasyvūs sprendimai prasideda nuo radiatorių ir šilumos vamzdžių, o aktyviam vėsinimui gali būti naudojami ventiliatoriai, siekiant sustiprinti vėsinimo efektą.
Komponentų lygio ir gatavo produkto lygio sistemos modeliavimas leidžia dizaineriams atlikti pirmos eilės apytikslę šaldymo strategijos analizę. Skaičiavimo skysčių dinamikos naudojimas tolesnei analizei gali visiškai suprasti bendrą šilumos situaciją ir šaldymo strategijos pokyčių poveikį. Visi šilumos valdymo sprendimai yra susiję su dydžio, galios, efektyvumo, svorio, patikimumo ir sąnaudų kompromisais, taip pat turi įvertinti projekto prioritetus ir apribojimus.
Visi šilumos valdymo sprendimai atitinka pagrindinius fizikos principus. Aušinimo režimu yra trys šilumos laidumo būdai: spinduliuotė, laidumas ir konvekcija
Daugumoje elektroninių sistemų reikalingas aušinimas yra leisti šilumai laidumo būdu išeiti iš tiesioginio šilumos šaltinio, o paskui konvekcijos būdu perkelti į kitas vietas. Projektavimo iššūkis yra sujungti įvairią šilumos valdymo įrangą, kad būtų veiksmingai pasiektas reikalingas laidumas ir konvekcija. Yra trys dažniausiai naudojami aušinimo elementai: radiatorius, šilumos vamzdis ir ventiliatorius. Radiatoriai ir šilumos vamzdžiai yra pasyvios aušinimo sistemos be maitinimo, kuri taip pat apima natūralaus laidumo ir konvekcijos metodus. Priešingai, ventiliatorius yra aktyvi priverstinio oro aušinimo sistema.
Radiatoriaus aušinimas:
Aušintuvas yra aliuminio arba vario konstrukcija, kuri gali gauti šilumą iš šilumos šaltinio laidumo būdu ir perduoti šilumą oro srautui (kai kuriais atvejais vandeniui ar kitiems skysčiams), kad būtų sukurta konvekcija. Radiatoriai būna įvairių dydžių ir formų – nuo mažų štampuotų metalinių briaunų, jungiančių vieną tranzistorių, iki didelių išspaudų su daugybe briaunų, kurios gali perimti ir perduoti šilumą konvekciniam oro srautui.
Vienas iš radiatorių privalumų yra tai, kad jame nėra judančių dalių, nėra eksploatacinių išlaidų ir gedimo režimų. Prijungus tinkamo dydžio šildytuvą prie šilumos šaltinio, šiltam orui kylant į viršų natūraliai įvyks konvekcija, kuri prasidės ir toliau formuoja oro srautą. Todėl šie privalumai yra labai svarbūs naudojant radiatorių, kad būtų užtikrintas sklandus oro srautas tarp šilumos šaltinio įėjimo ir išleidimo angos. Be to, įleidimo anga turi būti žemiau radiatoriaus, o išleidimo anga turi būti aukščiau; Priešingu atveju karštas oras sustings ant šilumos šaltinio, o tai dar labiau pablogins situaciją.
Šilumos vamzdžių pridėjimas:
Šilumos vamzdžio funkcija yra sugerti šilumą iš šilumos šaltinio ir perduoti ją į šaltesnę vietą, tačiau jis pats neveikia kaip radiatorius. Kai prie šilumos šaltinio nėra pakankamai vietos radiatoriui pastatyti arba oro srautas yra nepakankamas, galima naudoti šilumos vamzdį. Šilumos vamzdis pasižymi dideliu efektyvumu ir gali perduoti šilumą iš šaltinio į patogesnę valdymui vietą.
Aušinimo ventiliatoriaus pridėjimas:
Akivaizdu, kad ventiliatoriai padidins išlaidas, pareikalaus vietos ir padidins sistemos triukšmą. Ventiliatorius, kaip elektromechaninis įrenginys, taip pat yra linkęs sugesti, o tai eikvoja energiją ir turi įtakos visos sistemos efektyvumui. Tačiau daugeliu atvejų, ypač kai oro srauto kelias yra lenktas, vertikalus arba užblokuotas, jie dažniausiai yra vienintelis būdas gauti pakankamą oro srautą. Daugelyje programų naudojami termiškai valdomi ventiliatoriai, kurie veikia tik tada, kai reikia sumažinti greitį, taip sumažinant energijos suvartojimą, ir naudoja mentes, kurios sumažina triukšmą esant optimaliam veikimo greičiui.
Modeliavimas ir terminis modeliavimas:
Modeliavimas ir modeliavimas yra būtini norint sukurti efektyvią šilumos valdymo strategiją, kad būtų galima nustatyti, kiek reikia aušinimo oro ir kaip pasiekiamas aušinimas. Oro srautas per įvairius šilumos šaltinius gali būti toks, kad jo temperatūra būtų žemesnė už leistiną ribą. Naudodami oro temperatūrą, galimą nepriverstinio oro srauto srautą, ventiliatoriaus oro srautą ir kitus veiksnius pagrindiniam skaičiavimui, galime apytiksliai suprasti temperatūros sąlygas.
Atlikę tam tikrus pakeitimus, projektuotojai gali pamatyti, ar didesniems oro angoms reikia daugiau oro, nustatyti, ar kiti oro srauto keliai yra efektyvesni, nustatyti didesnių ar skirtingų radiatorių naudojimo skirtumus, ištirti šilumos vamzdžių naudojimą karštoms vietoms perkelti ir pan. Šie CFD modeliavimo programinės įrangos paketai gali generuoti lentelės duomenis ir spalvotus šilumos išsklaidymo vaizdus. Ventiliatoriaus dydžio, oro srauto ir padėties pokyčius taip pat lengva modeliuoti.
Energijos valdymas, taip pat šilumos valdymas, ypač tai, kaip su energija susijusių funkcijų aušinimas paveiks šiluminį dizainą ir šilumos kaupimąsi. Be to, net jei komponentai ir sistemos ir toliau veiks pagal specifikacijų diapazoną, temperatūros padidėjimas sukels veikimo pokyčius, pasikeitus komponentų parametrams. Perkaitimas taip pat gali sutrumpinti komponentų tarnavimo laiką ir taip sutrumpinti vidutinį laiką tarp gedimų, o tai taip pat yra veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti siekiant užtikrinti ilgalaikį patikimumą.
