Радиатор для электроники: Радиаторы ребристые алюминиевые купить для охлаждения электроники

термомоделирование при разработке конструкции корпуса / Хабр

Электронное устройство обычно состоит из корпуса и внутренних компонентов, которые при работе выделяют тепло. И тут скрыт конфликт: производители стремятся уменьшить корпус (так дешевле и удобнее), но компактный корпус затрудняет отвод тепла. Проблему усугубляет рост вычислительных мощностей: электроника нагревается еще сильнее, а это может привести к сбоям. Как в таких условиях обеспечить достаточное охлаждение еще на стадии разработки новых серийных устройств? Давайте вместе разберемся с разными типами теплоотведения:  естественной конвекцией, принудительным охлаждением с помощью вентиляторов и системами жидкостного охлаждения. 

Детальной проработкой системы охлаждения и грамотной компоновки устройства занимается инженер-конструктор: он выполняет виртуальное моделирование воздушных потоков и определяет температуру нагреваемой электроники. 

При выборе типа охлаждения учитывается максимально допустимая температура компонентов и условия эксплуатации.  

Самый простой способ отвода тепла — метод воздушного охлаждения за счет теплоотводов и вентиляторов. Но при невысокой стоимости этот метод имеет ряд недостатков: 

• высокое тепловое сопротивление, 

• низкая температура окружающей среды,

• увеличение уровня шума. 

Не всегда возможно задействовать принудительное или естественное конвекционное охлаждение. Например, такой способ не годится для корпусов с высокой степенью защиты от пыли и влаги (IP) или для необслуживаемых корпусов, т.е. неразборных или тех, что устанавливаются в труднодоступных местах.

Повысить эффективность и ускорить процесс охлаждения можно за счет охлаждения с помощью тепловых трубок. Для реализации этого метода используется конструкция из алюминиевого радиатора и основания с медными трубками. Такая технология имеет важные преимущества: оптимально отводит тепло, занимает минимальный объем, не создает шума и не требует обслуживания. Но при этом надо помнить, что усложняется конструкция и увеличивается стоимость устройства.

Для силовой электроники применяется метод жидкостного охлаждения. Эта система эффективна и надежна, занимает малый объем, не создает шума, но при этом значительно увеличивает стоимость и усложняет обслуживание (есть риск утечек жидкости). Для реализации этого метода необходим компрессор.

Ниже рассмотрим примеры разных способов воздушного охлаждения с естественной и принудительной конвекцией. 

Естественное конвекционное охлаждение

Начнем с охлаждения корпуса устройства за счет естественной конвекции — самого экономически обоснованного метода отвода тепла.

Пример №1: выбор материала и перфорация корпуса

В одном из проектов мы разработали устройство. В качестве материала корпуса можно было выбрать металл или пластик. После проведения терморасчета стало понятно, что отводить тепло на корпус нет необходимости, поэтому металл нам не нужен, можно использовать более дешевый и практичный вариант — пластмассу + стандартный радиатор. 

Внимание, вопрос: где лучше расположить отверстия и в каком количестве, чтобы обеспечить пассивное охлаждение электроники в корпусе? На этот вопрос помогают ответить расчеты с учетом нагрева электронных компонентов.  

Посмотрим сравнительные модели пассивного охлаждения для четырех вариантов: 

Термомоделирование для корпуса с перфорацией на крышке и на дне 

 

Термомоделирование для корпуса с перфорацией только на дне Термомоделирование для корпуса с перфорацией на дне (другой тип перфорации)Термомоделирование для корпуса без перфорации

Обратите внимание на средние значения температур в градусах цельсия в первой колонке с цифрами. Для центрального процессора они растут со 119.62 градусов до 129.3 при разных типах перфорации.

Расчетные модели помогают выбрать оптимальную модель корпуса. В нашем случае это вторая, с крупной перфорацией на дне. 

Как видите, не всегда самые очевидные решения оказываются такими на практике. Могло показаться, что лучшее охлаждение обеспечит полная перфорация, а худшее — ее отсутствие. Но моделирование позволяет узнать настоящий ответ. 

 

На рисунке — выбранный вариант конструкции с перфорацией в донной части 

Пример №2: Двойной корпус для конвекции

Ниже — еще один пример естественного конвекционного охлаждения. Конструкция корпуса состоит из двух частей: внутренняя часть с объемной перфорацией по всему контуру для свободного потока охлаждающего воздуха;  наружный корпус — декоративный, с перфорацией только на задней стенке.

Внутренний корпус устройстваУстройство с двойным корпусом в сборе 

Зазор между внутренним и внешним декоративным корпусом обеспечивает беспрепятственную конвекцию.

Охлаждение за счет теплопроводности

Для охлаждения за счет теплопроводности используется прямой контакт металл-металл между двумя телами. Тепло от нагреваемых компонентов за счет теплопроводности передается на внешние поверхности теплоотводящих кожухов. 

Пример №3: Защитный экран в роли радиатора

Покажем, как теплопроводность работает на практике: при разработке промышленного коммутатора мы применили нестандартное решение, чтобы справиться с проблемой отвода тепла и защитить плату от помех. Конструктор предложил использовать на одной из плат составной экран, который взял на себя обе задачи — и тепло отвел за счет теплопроводности, и от помех защитил.  

Корпус такого экрана был выполнен из алюминиевого сплава методом фрезерования. Фрезеровка позволила создать металлическую поверхность с нужными параметрами и обеспечить плотный контакт с нагреваемыми элементами. Но для оптимальной теплопередачи мы задействовали между корпусом и элементами еще один компонент — специальные  термопрокладки с высоким коэффициентом теплопроводности. 

Защитный экран для отвода тепла и защиты от помех

Пример №4: Отведение тепла на корпус 

Бывает, что для охлаждения используется не только трубки или экраны, но весь корпус устройства принимает на себя «тепловой удар». Конечно, оптимальный материал для такого корпуса — алюминий. 

Ниже — пример  такого проекта. Результаты термомоделирования показали, что одного стандартного радиатора недостаточно для отвода тепла, поэтому был спроектирован дополнительный алюминиевый корпус.

Корпус для отвода тепла от нагревающихся компонентов

Чтобы увеличить естественную конвекцию воздуха мы добавили отверстия на боковых и верхних гранях корпуса:

Распределение воздушных потоков при горизонтальном положении корпуса

   

Распределение воздушных потоков при вертикальном положении корпусаСравнительная таблица расчетных и максимально рекомендованных температур

Сравнивая результаты, полученные при моделировании, и данные из спецификаций на компоненты, мы видим, что такой способ охлаждения позволяет поддерживать температуры элементов устройства в рабочих диапазонах.     

Принудительное конвекционное охлаждение

Итак, мы разобрались с естественной конвекцией при охлаждении, а теперь рассмотрим принудительную — более дорогой, но самый распространенный метод отвода тепла.

Для принудительного охлаждения используются вентиляторы. 

Пример №5: Охлаждение устройства из 100+ плат

Мы спроектировали сложное промышленное устройство для обработки рентгеновского излучения, которое представляет собой массив из более ста печатных плат, расположенных по рядам кассетным способом. Плотность сенсоров составляет около 4000 шт. 

На начальном этапе проектирования был сделан термический расчет, чтобы определить оптимальное расположение компонентов на плате, межплатные зазоры, температуру приточного воздуха и конструкцию корпуса. Из 20 итераций выбрана оптимальная. 

Корпус устройства с установленными вентиляторами

Термомоделирование помогло выявить и исправить проблемные места в конструкции задней стенки устройства. Понадобилось перенаправить поток, чтобы он проходил через область плат, и изменить расположение межплатного разъема, чтобы он не препятствовал воздушному потоку.  

Температурные срезы в области плат

Итог: средний разброс температур по датчикам составил ~12°С, а максимальная температура в области датчиков удержалась на уровне ~55°С. Так вентиляторы в паре с оптимальной конструкцией корпуса и учетом достаточного расстояния между платами позволили эффективно охлаждать устройство. На этом примере хорошо видно, почему принудительное охлаждение остается столь популярным в промышленном применении в работе с мощными пользовательскими устройствами. 

Пример №6: Охлаждение 1U-корпуса коммутатора

На последнем примере покажем, как работает термомоделирование в проектах с комбинированным охлаждением, где на начальном этапе проектирования используется и теплопроводность, и принудительная конвекция. 

Итак, задача: разработать универсальный 1U-корпус для различных модификаций промышленного коммутатора. При проектировании большое значение имел правильный выбор компоновки корпуса. Было сделано порядка 30 итераций термического моделирования. Расчет помог определиться с расположением радиаторов и вентиляторов, их количеством, расположением блока питания, компонентов на плате и перфорацией на передней панели корпуса. 

Проработка внутренней компоновки промышленного коммутатора

  В итоге проект был реализован в таком виде:

 Система охлаждения устройства: 8 вентиляторов и три алюминиевых радиатора 

Такая конфигурация — кулер + радиатор — хорошо знакома пользователям стационарных компьютеров. Те, кто сам собирал свое железо, мог обратить внимание на различные термоинтерфейсы: термопасту и термопрокладки между чипами и радиатором, которые используются для более эффективного теплоотведения. Возможно, кто-то читает эту статью со своего игрового компьютера с модной системой жидкостного/водяного охлаждения. 🙂 И все эти методы и компоненты для отвода тепла  от электроники объединяет один важный инструмент, который используется еще на начальной стадии проектирования устройств — термомоделирование. Оно помогает выбрать материал корпуса, расположение компонентов на плате и оптимальную систему охлаждения электроники. В результате такое моделирование затачивает под себя и внешний вид устройства. 

Вывод: расчет температурных характеристик печатных плат и всего устройства в целом — это неотъемлемый этап проектирования современной серийной электроники, который помогает производителям снизить риски сбоев, сэкономить деньги и время.

Было бы интересно узнать в комментариях, с какими системами охлаждения сталкивались читатели этой статьи и какие выводы для себя сделали. 

Гибридные теплоотводы для оптимального охлаждения встраиваемых систем

Размер алюминиевых теплоотводов и вес медных радиаторов делают их непригодными во многих новых разработках встраиваемых систем. В статье описываются преимущества гибридных теплоотводов, которые отличаются малым весом за счёт использования в своей конструкции алюминия и хорошим рассеянием тепла, обеспечиваемым медью.

Разработчики встраиваемых систем — от плат и модулей, используемых в самом современном оборудовании связи и сетей, до различных передовых решений — сталкиваются с проблемой теплоотвода. Современные полупроводниковые устройства рассеивают большое количество тепловой мощности, что приводит к значительному нагреву системы.
В случае если бы имелось дополнительное пространство для охлаждения компонентов, разработчикам не потребовалось бы искать новые методы охлаждения. Однако такая возможность отсутствует — в лучшем случае это пространство не уменьшается от проекта к проекту.

 

Рис. 1. Радиатор с конусообразным расположением ребер

Во многих современных встраиваемых приложениях вопрос об отводе тепла побуждает разработчиков заменять алюминиевые радиаторы (см. рис. 1) намного меньшими, но более тежёлыми медными моделями. Разработчики сталкиваются с тем, что даже алюминиевые конструкции большого размера часто не годятся для таких приложений из-за относительно невысокой способности рассеивать тепло, что ограничивает суммарную эффективность теплоотвода.
Благодаря тому, что коэффициент теплопроводности меди почти в два раза превышает этот показатель у алюминия, медные радиаторы намного более эффективны для рассеивания тепла. Кроме того, теплоёмкость меди на 40% больше, чем у алюминия, и это значит, что динамические тепловые нагрузки лучше регулируются с помощью медных радиаторов.
Тем не менее медные теплооотводы обладают двумя существенными недостатками — они значительно тяжелее и дороже алюминиевых. Гибридный вариант сочетает эффективность рассеяния тепла медных радиаторов, относительную дешевизну решения и значительно меньший вес.

 

Охлаждение встраиваемых систем

Для снижения тепловых нагрузок, возникающих при эксплуатации современных полупроводниковых устройств во встраиваемых приложениях, требуется достаточно большая площадь поверхности радиаторов, что достигается за счёт их высоких рёбер. Однако во многих случаях такие распространённые стандарты как PCI Express, Compact PCI и ATCA накладывают серьёзные ограничения на размеры компонентов платы, в т.ч. на радиаторы, которые должны быть невысокими.
Развитая площадь поверхности в низкопрофильных системах достигается за счёт увеличения посадочной площади компонентов, а не их высоты, что существенно увеличивает площадь основания радиаторов.

Таким образом, низкопрофильные радиаторы с большим посадочным местом всё чаще применяются во встраиваемых приложениях. Использование одного радиатора для охлаждения нескольких устройств является стандартным решением, позволяющим максимально увеличить площадь поверхности теплоотвода.
Однако разработчики испытывают трудности в тех случаях, когда основание радиатора значительно превышает размер корпуса микросхемы, на которой он располагается. В результате большая часть площади радиатора используется неэффективно, т.к. рассеивает относительно малое количество тепла.
В этих случаях использование алюминиевого радиатора нецелесообразно из-за недостаточной скорости рассеяния тепла, чего нельзя сказать о приспособлении из меди. Чтобы понять причину этого, рассмотрим тепловые свойства металлов для теплоотводов на примере медного и алюминиевого сплавов CDA 110 и AL 1100, соответственно, которые используются в производстве пластинчатых радиаторов.
Соотношение удельных теплопроводностей сплава CDA 110 и AL 1100 составляет 2,712/1,510. Следовательно, радиатор на основе сплава CDA 110 на 80% эффективнее отводит тепло, чем на основе алюминиевого сплава. Как уже говорилось, такое повышение скорости тепловой отдачи происходит за счёт увеличения веса радиатора — плотность сплава CDA 110 в 3,1 раза больше, чем AL 1100.
Медные теплоотводы часто используются для охлаждения нескольких устройств, где требуется быстрая передача тепла от одной части радиатора к другой.

 

Способность рассеивать тепло и тепловое сопротивление

Рассчитывая эффективность теплоотвода, необходимо отличать общую охлаждающую способность от способности радиатора рассеивать тепло. Охлаждающую способность радиатора обычно описывают с помощью его теплового сопротивления, которое определяется как соотношение разности температур к количеству переданного тепла (°C/Вт). Чем ниже тепловое сопротивление, тем выше охлаждающая способность теплоотвода.

Если способность рассеивать тепло, главным образом, зависит от удельной теплопроводности металла, то тепловое сопротивление является функцией нескольких факторов, включая удельную теплопроводность, а также площадь поверхности радиатора, обдув его воздухом, геометрию плас-
тин и т. д.
Разработчикам встраиваемых сис­тем нет необходимости разбираться во всех тонкостях конструкции радиатора — достаточно понять в целом, как охлаждающая способность или тепловое сопротивление отличаются от способности рассеивать тепло, и знать основные эмпирические правила, касающиеся медных теплоотводов.
Разработчики встраиваемых систем должны понимать, в частности, как использование меди влияет на тепловое сопротивление радиатора. Из двух моделей с идентичными конструкциями, одна из которых сделана из алюминия, а другая — из меди, вторая всегда обладает меньшим тепловым сопротивлением.
Однако фактическое снижение величины теплового сопротивления наилучшим образом достигается в тех случаях, когда радиатор больше охлаждаемого полупроводникового устройства. Чем больше разница между посадочными площадями устройства и радиатора, тем лучше рассеивается тепло и больше разность между тепловым сопротивлением медного и алюминиевого радиаторов.

 

Гибридные радиаторы

Для тех применений, в которых трудно обеспечить рассеивание тепла, гибридные радиаторы являются привлекательной альтернативой моделям, целиком состоящим из меди. Гибридные радиаторы имеют различные размеры и конфигурации, но используются они всегда по одному принципу — их основание, контакирующее с устройством, сделано из меди, а остальные части — из алюминия.

В силу того, что рассеивание тепла происходит вдоль основания радиатора, гибридные модели обеспечивают ту же эффективность рассеивания, что и целиком медные конструкции, и обладают сходной охлаждающей способностью. В то же время гибридные радиаторы имеют значительно меньший вес и стоимость по сравнению с медными конструкциями.
Для встраиваемых приложений вес этих компонентов имеет важное значение. Кроме того, использование тяжёлых теплоотводов затрудняет их установку и соблюдение требований по устойчивости к вибрациям. Говоря другими словами, монтаж более тяжёлого медного радиатора может быть гораздо сложнее, в то время как гибридный теплоотвод не оказывает столь нежелательного эффекта на вес платы.
В качестве примера различия в весе медной и гибридной конструкций можно привести широко распространённые модели пластинчатых радиаторов. Вес 8,0×8,0×1,0-дюймового теплоотвода более чем в два раза превышает вес гибридной модели с аналогичной конструкцией.

 

Экспериментальные данные

Для демонстрации рабочих характеристик гибридных радиаторов был проведён эксперимент, в котором сравнивалась эффективность конструкций радиаторов, выполненных из меди, алюминия и сплава медь-алюминий (см. рис. 2). В эксперименте сравнивались такие типичные для встраиваемых систем параметры как размеры радиаторов, размеры охлаждаемого устройства и рассеиваемые тепловые нагрузки.

 

Рис. 2. Стандартный гибридный (медь/алюминий) пластинчатый радиатор

В эксперименте использовались пластинчатые радиаторы одинаковой конструкции с основанием 4×4 дюйма, высотой 0,4 дюйма и 900 выводами диаметром 0,07 дюйма. Модель гибридного радиатора состояла из двух соединённых секций. Толщина нижней части основания составляла 0,1 дюйма; толщина алюминиевой части конструкции равнялась 0,3 дюйма.
Эксперимент проводился трижды в соответствии с количеством моделей.

В каждом случае радиатор помещали на верхнюю часть источника тепла размерами 0,5×0,5 дюйма и мощностью рассеивания 40 Вт. Теплоотвод размещали таким образом, чтобы источник тепла находился в точности посередине основания радиатора. Радиатор помещали перед вентилятором, обеспечивавшем скорость воздушного потока равную 300 фут/мин. Измерение температуры теплоотвода проводилось после её стабилизации и определялось, насколько она выше температуры окружающей среды.
Эксперимент с алюминиевым радиатором показал, что его температура превышала температуру окружающей среды на 23,2°C; соответствующее тепловое сопротивление — 0,58°C/Вт. Для медной конструкции эти показатели составили 23,2°C и 0,51°C/Вт, а для гибридного — 20,9°C и 0,52°C/Вт.
Видно, что параметры медного и гибридного радиаторов почти совпали и превзошли параметры алюминиевого радиатора, что указывает на важность более быстрого рассеивания мощности вдоль основания. В то же время гибридный теплоотвод весил на 24% меньше модели, целиком выполненной из меди.
Для более убедительной демонстрации эффекта теплового рассеивания в угловую часть каждого радиатора, наиболее удалённую от теплового источника, поместили вторую термопару. Общие результаты теста представлены в таблице 1.

 

Табл. 1. Результаты теста

	Алюминиевый радиатор	Медный радиатор	Гибридный радиатор
Температура источника тепла, выше окр. среды, ºC	23,2	20,3	20,9
Температура угловой части радиатора, выше окр. среды, ºC	19,0	19,2	19,6
Разность, ºC	4,2	1,1	1,3

 

Результаты эксперимента показали, что у медного и гибридного радиаторов распределение температуры по площади значительно однороднее, чем у алюминиевого.

Равномерное распределение температуры по поверхности радиатора свидетельствует о том, что он функционирует эффективно, хорошо рассеивая тепло.

 

Заключение

По мере роста тепловых нагрузок во встраиваемых системах становится чрезвычайно трудным обеспечить необходимое охлаждение с помощью стандартных алюминиевых радиаторов. Во многих случаях гибридные радиаторы позволяют решить эту задачу, отвечая требованиям по тепловой эффективности, размерам, весу и стоимости.

Что такое радиатор

Радиатор — это электронное устройство, изготовленное из материала с хорошей теплопроводностью и обычно присоединяемое к электронному устройству для отвода нежелательного тепла. Он используется для охлаждения компонентов схемы путем рассеивания избыточного тепла для предотвращения перегрева, преждевременного выхода из строя и повышения надежности и производительности компонентов.

Работа радиатора основана на тепловом законе Фурье. Всякий раз, когда в теле существует градиент температуры, тепло передается от областей с более высокой температурой к областям с более низкой температурой. Тепло может передаваться тремя различными способами: излучением, конвенцией или теплопроводностью.

Теплопроводность возникает всякий раз, когда соприкасаются два объекта с разной температурой. Это включает в себя столкновения между быстрыми молекулами более горячего объекта с медленными молекулами более холодного объекта. Это приводит к передаче энергии от горячего объекта к более холодному. Таким образом, радиатор передает тепло от высокотемпературного компонента, такого как транзистор, к низкотемпературной среде, такой как воздух, масло, вода или любая другая подходящая среда, посредством теплопроводности, а затем конвекции.

Изображение предоставлено ECN Mag

Существует два типа радиаторов, а именно пассивный радиатор и активный радиатор.

1. В активных радиаторах используется охлаждающий вентилятор или воздуходувка для охлаждения радиатора. Они имеют отличные характеристики охлаждения, но требуют периодического обслуживания из-за движущихся частей.

2. Пассивные радиаторы не используют вентиляторы, не имеют движущихся частей и более надежны.

Радиаторы можно дополнительно классифицировать по их конструкции и форме, используемому материалу и другим параметрам. Типичные радиаторы:

• Штампованный
• Обработка
• Приклеенный плавник
• Складной плавник
• Кованые радиаторы
• Радиаторы с одним ребром в сборе
• Обжатые радиаторы
• Зачищенные радиаторы

Радиатор действует как теплообменник и обычно имеет максимальную площадь контакта с охлаждающей средой, такой как воздух. Производительность зависит от используемого материала, обработки поверхности, физических характеристик, таких как конструкция выступа, скорость воздуха и методы крепления. Термопасты, компаунды и токопроводящие ленты — это некоторые из материалов, используемых между поверхностью теплоотвода компонента и поверхностью радиатора, чтобы улучшить теплопередачу и, следовательно, производительность радиатора.

Металлы с превосходной теплопроводностью, такие как алмаз, медь и алюминий, являются наиболее эффективными теплоотводами. Однако алюминий чаще используется из-за его более низкой стоимости.

Другие факторы, влияющие на характеристики радиатора, включают:

1. Термическое сопротивление
2. Воздушный поток
3. Объемное сопротивление
4. Плотность ребер
5. Расстояние между ребрами
6. Ширина
7. Длина

Радиаторы используются для охлаждения различных электронных компонентов, теплоотдача которых недостаточна для рассеивания всего избыточного тепла. К таким устройствам относятся:

• Силовые транзисторы, тиристоры и другие переключающие устройства
• Диоды
• Интегральные схемы
• ЦП Процессоры
• Графические процессоры
• Светодиоды

Руководство по электрическим радиаторам и радиаторам

Прежде чем перейти непосредственно к радиаторам, давайте сначала рассмотрим мощность и способы ее расчета.

Мощность

Электрическая мощность или просто мощность — это скорость (в единицу времени), с которой электрическая цепь передает электрическую энергию. Ватт — единица мощности в системе СИ, эквивалентная одному джоулю в секунду. Существует также термин «ваттность», используемый в просторечии для обозначения «электрической мощности в ваттах». Буква P обозначает электрическую мощность.

Электрические батареи и генераторы обеспечивают электроэнергией. Но электроэнергетика поставляет электроэнергию в дома в качестве бытовой электроэнергии, а предприятия — через электроэнергетическую сеть. Электроэнергия используется для многих приложений, таких как движение и освещение или тепло с высокой эффективностью. Он может быть доставлен на большие расстояния по линиям электропередач.

Электрическая мощность в ваттах, производимая электрическим током I, состоящим из заряда Q кулонов, каждые t секунд, проходящего через разность электрических потенциалов V, может быть рассчитана по следующему уравнению:

Теперь, в резистивных нагрузках или резистивных цепях, есть другая формула для определения электрической мощности. Чтобы получить электрическую мощность, мы используем альтернативное выражение для количества рассеиваемой мощности. Закон Ома (V=IR) сочетается с формулой электрической мощности (P=VI):

Как рассчитать потери мощности из-за нагрева

Если ток I протекает через данный элемент в вашей цепи, теряется напряжение V в процессе, то мощность, рассеиваемая этим элементом схемы, является произведением этого тока и напряжения: P = I × V.

Возьмем это для примера: у вас есть источник питания 5 В с одним проводом 250 Ом и двумя проводами по 2,5 Ом каждый. Падение напряжения на одном отрезке провода составляет 0,049025В. Теперь ток в вашей цепи составляет 0,01961 А. Для расчета потерь мощности в одном проводе воспользуемся формулой мощности:

Виды тепловой теплопроводности

В общем случае теплопроводность – это передача энергии от одной частицы к другой. Теплопроводность — это поток энергии от более высокой температуры к более низкой температуре. Когда это происходит, положение молекул не меняется; они просто вибрируют между собой. Помните, что тепловая энергия обычно передается от одной молекулы к другой, поскольку они находятся в непосредственном контакте.

Теплопроводность

Это происходит, когда молекулы нагреваются. Эти молекулы вибрируют, и эта вибрация или движение передает тепловую энергию окружающим молекулам. Некоторые примеры для этого типа касаются горячей кастрюли (случайно) и прикладывания грелки непосредственно к вашей коже, чтобы согреть ваши мышцы.

Электропроводность

Это происходит из-за движения электрически заряженных частиц через среду. Это движение приводит к возникновению электрического тока, переносимого электронами или ионами. Одним из примеров этого является случай, когда вы случайно получаете удар током, когда касаетесь провода под напряжением. Это потому, что ваше тело содержит воду, которая является проводником электричества. Другой пример — когда электричество проходит по проводам, которые являются проводниками.

Фотопроводимость

Это происходит, когда материал поглощает электромагнитное излучение, что приводит к изменению электропроводности вещества. Электромагнитное излучение может быть вызвано чем-то таким простым, как свет, падающий на полупроводник. Когда это происходит, количество свободных электронов увеличивается, как и количество электронных дырок. Таким образом, увеличивается электропроводность объекта. Приложения для этого включают солнечные батареи, копировальные машины и оборудование для обнаружения инфракрасного излучения.

Типы термически термостойких материалов

Термостойкие материалы обеспечивают безопасность, особенно для людей, работающих в нагретых или горячих средах (сталелитейные заводы и кузнечные заводы). Многие компании ищут термостойкие материалы для производства. Также домовладельцам эти материалы нужны для защиты и профилактики. Жаропрочные материалы в настоящее время защищают рабочую силу и меняют методы ведения бизнеса многих компаний.

• Противопожарные рукава

Это одно из ведущих применений жаропрочных материалов. Он защищает пожарных от высоких температур, с которыми они борются ежедневно. Противопожарные рукава используются в противопожарном оборудовании для защиты кабелей и другого важного оборудования от повреждения при экстремально высоких температурах.

• Противопожарные герметики

Особенно полезны для промышленных компаний, работающих в высокотемпературном производстве, эти уплотняющие герметики могут использоваться для противопожарной защиты помещений и других конструкций. Противопожарная герметизация является важным процессом в производстве. Противопожарные герметики рассчитаны на высочайший уровень термостойкости, чтобы обеспечить как безопасность их применения, так и безопасность рабочих.

• Провод огнестойкий

Провод огнестойкий изготавливается с использованием термостойких изоляционных материалов. Эти провода используются электриками для ограничения ущерба, если огонь воздействует на внутреннюю часть здания. Поскольку провода огнеупорны, огонь не может распространиться по кабелю в другие части здания.

• Сталь

Сталь — очень безопасный и прочный материал, что делает его лучшим выбором для строителей. Он негорючий и огнестойкий. В отличие от других материалов для строительства, этот материал гораздо дольше подвергается воздействию огня. Таким образом, это идеальный вариант, если вы хотите, чтобы дом был безопасным и практически не пострадал от пожаров.

• Термостойкие ленты

Эти ленты могут быть очень полезны для защиты труб и проводки в очень жарких условиях, например, в моторном отсеке автомобиля или лодки. Термостойкая лента превосходит другие типы лент для применения в условиях высоких температур. Эти ленты могут выдерживать высокие температуры, что делает их хорошим выбором для механиков, ремонтирующих двигатели или другое горячее оборудование. Они бывают разных размеров и ширины в зависимости от типа работы, которую вам нужно выполнить.

Использование радиаторов

Радиатор — это, по сути, устройство, которое включает в себя либо вентилятор, либо другие средства для предотвращения перегрева горячего компонента и его охлаждения. Это пассивный теплообменник, который передает тепло, выделяемое электронным или механическим устройством, текучей среде, часто воздуху или жидкому хладагенту. Радиатор позволяет регулировать температуру устройства. Радиаторы в основном используются в компьютерах для охлаждения процессоров, графических процессоров, некоторых наборов микросхем и модулей оперативной памяти. Они спроектированы таким образом, чтобы максимально увеличить площадь поверхности, соприкасающейся с окружающей их охлаждающей средой, такой как воздух. Радиаторы также используются с мощными полупроводниковыми устройствами, такими как силовые транзисторы, и устройствами оптоэлектроники, такими как лазеры и большие светоизлучающие диоды (СИД).

Но почему в этих мощных полупроводниковых устройствах используются радиаторы? Это связано с тем, что способность этих полупроводниковых устройств рассеивать тепло недостаточна для снижения его температуры.

Типы радиаторов

• Активный

Этот тип радиатора использует блок питания компьютера. Это может также включать вентилятор. Активные радиаторы обычно называют радиаторами и вентиляторами (HSF). Если вы ищете их, рекомендуется использовать двигатели с шарикоподшипниками, а не с подшипниками скольжения. Популярные в последнее время также можно использовать системы жидкостного охлаждения.

• Пассивный

Этот тип радиатора не имеет механических компонентов. Однако пассивные радиаторы очень надежны. Обычно они состоят из радиатора с алюминиевым оребрением, рассеивающего тепло за счет конвекции. Чтобы радиатор работал на полную мощность, через ребра радиатора должен проходить постоянный поток воздуха.

Расчет размера радиатора

Расчет размера радиатора может оказаться сложной задачей, особенно для тех, кто не имеет большого опыта в тепловом анализе. Но в Интернете есть много программ для проектирования радиаторов, которые могут помочь с расчетом размера радиатора. Такое программное обеспечение позволяет спроектировать и проанализировать радиатор для удовлетворения тепловых требований устройства. При ручном расчете размеры необходимы для определения подходящей конструкции вашего радиатора. Следующие шаги помогут уменьшить сложность вычислений. Чтобы получить приблизительную оценку размера необходимого радиатора, учтите следующее:

• Поверхность определяется толщиной ребер, а толщина основания должна быть меньше общей площади поверхности радиатора.
• Теплопроводность радиатора достаточно высока. Это делается для того, чтобы температура поверхности радиатора была однородной и примерно равнялась температуре источника тепла.
• Источник тепла имеет ту же длину и ширину, что и радиатор.
• Источник тепла располагается по центру основания радиатора.

Как установить радиатор

При установке радиатора в ЦП вам необходимо сделать это на материнской плате. Извлечение материнской платы из корпуса позволяет проверить наличие дополнительного места для компонентов во время установки. Вы можете поставить вентилятор вместе с радиатором, потому что вентилятор отводит тепло от радиатора. Таким образом, он становится двухкомпонентным охлаждающим устройством. Но сначала проверьте, подойдет ли он. Сборка обычно имеет трехконтактный разъем питания. Вам необходимо подготовить кабель и разъем материнской платы для сборки радиатора. Затем выполните следующие действия:

1. Совместите ЦП так, чтобы индикатор соединения 1 совпадал с контактом 1 на разъеме ЦП. Убедитесь, что ориентационные выемки на ЦП совмещены с ориентационными ключами на сокете ЦП.
2. Аккуратно вставьте ЦП в гнездо.
3. Закройте пластину загрузки ЦП. Закройте нагрузочный рычаг, чтобы зафиксировать его на месте, и переместите его под фиксатор нагрузочного рычага.
4. Нанесите небольшое количество термопасты на процессор. Обязательно следуйте текущим инструкциям по применению, предоставленным производителем вашей термопасты.
5. Совместите фиксаторы блока радиатора и вентилятора с отверстиями на материнской плате.
6. Поместите сборку в разъем ЦП. Будьте очень осторожны, чтобы не защемить провода вентилятора процессора.
7. Затяните фиксаторы узла, чтобы зафиксировать узел на месте.
8. Подсоедините кабель питания узла к разъему вентилятора процессора на материнской плате.

Использование вентиляторов для охлаждения радиаторов

Почти все компьютеры оснащены радиаторами. Они помогают охлаждать процессоры, что предотвращает их перегрев. Однако иногда радиаторы могут стать слишком горячими. Это может произойти, если ЦП работает на полную мощность в течение длительного периода времени. Это также может произойти, если воздух вокруг компьютера слишком горячий.

Комбинация вентилятора и радиатора часто используется для поддержания приемлемой температуры ЦП и радиатора во избежание проблем или проблем, связанных с перегревом. Вентилятор отталкивает горячий воздух от компьютера и перемещает холодный воздух через радиатор. В ЦП также присутствует термометр для отслеживания температуры процессора. Если температура становится слишком высокой, вентилятор начинает работать и может ускоряться, поэтому процессор и радиатор остывают намного быстрее.