Farklı uygulamalarda, ısı emiciler için en uygun çözüme ilişkin mühendislik kararları maliyet ve performansa bağlı olabilir. Teorik olarak performans gereksinimlerini karşılayacak en düşük maliyetli ürünü elde etmek kolay görünmektedir. Aslında müşteriler, yüksek fiyatlar karşısında sıklıkla performans özelliklerini değiştirmeyi (farklı çipler kullanarak) veya performansın bir kısmından fedakarlık etmeyi (koşullara bağlı olarak çiplerin kalitesini düşürmek gibi) tercih ediyor.
Bu makalede, performans ve maliyet göstergeleri açısından ısı boruları/buhar odasını temel alan çeşitli ısı emiciler karşılaştırılmaktadır:
Performans: Genel ısı emici performansını Δ T hesaplamak için FloTHERM CFD yazılım paketini kullanın.
Maliyet: Parti büyüklüğünün yeterli olduğu varsayıldığında sert kalıbın yatırım maliyeti birim fiyata yansımayacaktır. Ayrıca birim fiyat, en düşük maliyetli çözüme göredir (1 kat, 1,1 kat vb.), parti boyutunun artması birim maliyeti düşürecektir.
Soğutucu tasarım parametreleri
Isı kaynağı gücü: 250 watt
Isı kaynağı boyutu: 30 x 30 mm
Maksimum ortam sıcaklığı: 25 derece
Hava akış hızı: Dakikada 40 fit küp (CFM)
Kondenser: geçmeli kanat boyutu 115 * 85 * 65 mm
Performans ve maliyetin tasarımdan nasıl etkilendiğini görmek için en temel tasarımla başlayalım ve yavaş yavaş karmaşık süreçlere dalalım.
1. Alüminyum veya bakır bazlı ısı borulu soğutucu
U-şekilli alüminyum tabanlı ısı borusu soğutucu
Bu, bir ısı borulu radyatörün en geleneksel tasarımıdır. Dört adet U-şekilli ısı borusu bir alüminyum veya bakır tabana kaynak yapılır ve daha sonra bir ısı kaynağı ile temas ettirilir. Isı önce tabandan geçmeli, daha sonra ısı borusuna ulaşmalıdır.
Bu örnekte ısı boruları ile taban arasındaki temas alanı biraz düz olmasına rağmen, dört adet 6 mm'lik ısı borusu üzerinde bükme dışında başka hiçbir ikincil işlem gerçekleştirilmedi.
Alüminyum Tabanlı Isı Borulu Radyatörün CFD'si
FloThermal modeli, soğutucu sıcaklığının ortam sıcaklığından 53,9 derece daha yüksek olduğunu gösterir (78,9 derece -25 derece =referans maksimum sıcaklık - ortam sıcaklığı) ve bu sıcaklığı performans ölçütü olarak kullanırız. 1 kez olarak tanımlanan bir maliyet kıyaslaması.
Daha yüksek performans isteniyorsa alüminyum taban yerine bakır taban kullanılabilir. Bakır bazın ısıl iletkenliği alüminyum bazın iki katıdır, bu nedenle bakır bazın performansı 2,3 derece artar. Bakır taban tasarımı, alüminyum tabana göre maliyeti %5 artırır ve ayrıca ağırlıkta da bir miktar artış olur.
2. Doğrudan temaslı ısı borulu soğutucu radyatör
Doğrudan temaslı ısı borulu radyatör
Bu tasarım, ısı kaynağı ile ısı borusu arasında doğrudan temasa izin vererek ısı emici taban ve arayüz malzemelerini (ısı borusunu tabana sabitlemek için kullanılan lehim) ortadan kaldırır. Ancak gerekli yüzey düzgünlüğünün elde edilebilmesi için ısı borusunun işlenmesi gerekir (ikincil işlem).
Doğrudan Temaslı Isı Borulu Radyatörün CFD'si
Isı borusu ile ısı kaynağı arasındaki doğrudan temas nedeniyle, bu ısı emici tasarımının performansı 49,3 dereceye yükseltildi; bu, referans değerden 4,6 derece ve bakır taban kullanılan tasarımdan 2,3 derece daha yüksektir. Bununla birlikte, tabanın ek olarak işlenmesini (ısı borusunun gömme oyuklarının) ve ısı borusunun işlenmesini gerektirir; bu da karşılaştırmalı tasarımın maliyetinin 1,1 katıdır (%10 daha pahalı).
3. U şeklinde tekdüze sıcaklık plakalı ısı emici
U şeklinde tekdüze sıcaklık plakalı soğutucu
Bu çözüm, dört adet 6 mm'lik ısı borusunu tek bir U şekilli buhar odasıyla değiştiriyor. Tasarım açısından, doğrudan temaslı ısı borulu ısı emiciye en çok benzer; her ikisi de ısı kaynağı CPU'sunun iki fazlı bileşenlerle doğrudan temas etmesine olanak tanır. Bu tasarımı seçerken önemli olan husus, geleneksel iki parçalı tasarımlar U şeklinde bükülemeyeceğinden, ısı emici tedarikçisinin entegre bir buhar odası üretip üretemeyeceğidir.
U-şekilli tekdüze sıcaklık plakalı ısı emicinin CFD'si
Doğrudan temaslı ısı borusu tasarımıyla karşılaştırıldığında, vc soğutucu çözümünün performansı %21,5 (11,6 derece) artarken maliyet yalnızca %4,55 arttı. Bununla birlikte, vc soğutucunun duvar kalınlığındaki artış, soğutucu radyatörün ağırlığında yaklaşık 75 gramlık bir artışa neden olmuştur.
4. 3D tekdüze sıcaklık plakalı ısı emici
3D düzgün sıcaklık plakalı soğutucu
Bu tasarımda, ısı emici alt plaka, dikey kondenser ısı borusuyla buhar geçişini paylaşan bir buhar odasıdır. Üretim aşamasında 8 adet açık tip ısı borusu, açıklıkları olan bir buhar odası plakasına lehimlenir; Buhar odası, ısı kaynağıyla doğrudan temas halindedir, ısıyı XY düzlemi boyunca eşit olarak dağıtır ve dikey ısı boruları aracılığıyla ısıyı kanatçıklara dağıtır.
Buhar odalı 3D ısı emicinin CFD'si
Bu tasarım en iyi performansa sahiptir ancak maliyeti yüksektir. En yakın rakibi U şeklindeki vc soğutucu plaka tasarımıyla karşılaştırıldığında sıcaklığı yaklaşık 2 derece azaldı (performans %4,9 arttı), ancak fiyatı iki katına çıktı (%117 arttı).
Ancak bu durumun 3 boyutlu buhar odası tasarımının potansiyel avantajlarını tam olarak vurgulamadığını belirtmek gerekir. Gerekli alt plaka boyutu arttıkça bu çözüm ile U şeklindeki buhar odası plaka tasarımı arasındaki performans farkı da artıyor.
özet
Aşağıdaki tablo, ısı emicinin malzemesini veya iki fazlı bileşenlerini değiştirmenin önemli bir performans artışı sağlayabileceğini göstermektedir. Referans niteliğindeki alüminyum bazlı ısı emiciden 3D vc ısı emici plaka çözümüne kadar performans 17 derece iyileştirildi, ancak maliyet %150 arttı.
Radyatör performansı ve maliyetinin karşılaştırılması
Tabanı daha güçlü termal iletkenliğe sahip bakır malzemeyle değiştirerek veya ısı borusunu ısı kaynağıyla doğrudan temas ettirerek, yaklaşık %7 -15% oranında orta düzeyde bir performans artışı ve maliyet artışı (karşılaştırmaya göre) elde edilebilir .
Uygulama parametreleri göz önüne alındığında en iyi genel değere sahip tasarım, buhar odaları ısı emicisi olabilir. Karşılaştırma fiyatından %15 daha pahalı olmasına rağmen performansı %28 (15,2 derece) arttı.
Popüler Etiketler: Isı borulu / buhar odalı 250w soğutucu, Çin, tedarikçiler, üreticiler, fabrika, özelleştirilmiş, ücretsiz numune, Çin malı
