دراسات الحالة - تصميم الحلول الحرارية لمبرد TEC
سوف نستخدم برامج تحليل حراري احترافية لتصميم المخطط الأمثل للعملاء، ثم تأكيد جدوى النظرية مع المهندسين، ومن ثم البدء في عمل عينات للاختبار
مشتت حراري لأنبوب حراري لحل تبريد TEC بقدرة 622 واط
يحتاج عميلنا إلى مشتت حراري مُصمم خصيصًا، وقد حُددت أبعاده لاستيعاب حوالي 600 واط من حرارة التبريد الكهروحراري (TEC). يستخدم العميل أربعة أجهزة تبريد TEC لأجهزة التحليل الطيفي في المجال الطبي، وتُعد استقرارية درجة الحرارة عاملًا حاسمًا في دقة البيانات. لذا، من الضروري ضبط درجة حرارة السطح الساخن لأجهزة التبريد الكهروحراري بحيث لا تتجاوز 75 درجة مئوية لضمان عمل السطح البارد بكفاءة وتحقيق فرق في درجة الحرارة يبلغ حوالي 45 درجة مئوية. لذلك، يُعد المشتت الحراري ذو الزعانف المشطوفة والمزود بأنابيب حرارية الخيار الأمثل.
المتطلبات المصممة
الطاقة الحرارية TEC هي 155.7 × 4 قطعة = 622.8 واط؛
مروحة الحمل الحراري القسري 6025 50CFM لكل منها، 2 قطعة؛
حجم المشتت الحراري: 180x80x42 مم؛
يتم قياس سطح المشتت الحراري على النحو التالي: 75 درجة؛
عملية اللحام؛
حلولنا الحرارية
مشتت حراري ذو زعانف مشطوفة مع أنابيب حرارية، 10 قطع (قطر 6.35 مم). نظرًا لأن هذا حل لتبديد الحرارة عالي الطاقة، فمن الضروري تقليل المقاومة الحرارية بين قاعدة المشتت الحراري والزعانف. لقد استغنينا عن عملية اللحام واستبدلناها بعملية تصنيع المشتت الحراري ذي الزعانف المشطوفة.
في الوقت نفسه، المساحة المستخدمة في TEC صغيرة نسبيًا، بمساحة 20×160 مم. لذلك، نستخدم حل أنبوب الحرارة بالضغط على الأنبوب في الصفيحة السفلية لمشتت الحرارة ذي الزعانف المقطوعة. هذا يُتيح توزيع الحرارة بالتساوي في قاع المشتت بالكامل، مما يُحسّن تبديد الحرارة بعد توصيل الزعانف، ويحسّن كفاءة نقل الحرارة بشكل كبير.
التصميم الحراري
الرسم ثلاثي الأبعاد في Pro/E
يتطلب تصميم النموذج ثلاثي الأبعاد أن تكون إعدادات المعلمات في البرنامج بسُمك زعنفة 3 مم، ومسافة 0.5 مم بين زعانف المشتت الحراري. ويرجع ذلك إلى أن ضغط مروحة 1.5 مرتفع نسبيًا، لذا فإن زعانف المشتت الحراري كثيفة نسبيًا، وعادةً ما تكون بين 6025 و2.0 مم. ويعتمد هذا بالطبع على طول الزعانف ونوع المروحة.
إعداد المعلمات الأساسية
● درجة الحرارة المحيطة 25 درجة مئوية
● لا يتم اعتبار الإشعاع الحراري
● نظام التدفق المضطرب
● ضغط التشغيل 101325 نيوتن/م2
● حول الحمل الحراري الطبيعي
● عدد الشبكات هو 1043370
● تعيين معلمات الشبكة الموحدة
● تجميعات الشبكة بشكل منفصل
● السماح بالشبكات متعددة المستويات
● السماح بتغييرات الفجوة الدنيا
● قم بتشغيل الحل واحصل على منحنيات الوظيفة
● الخطوة الجارية هي 1000، والوظيفة الفعلية تتقارب إلى 900 خطوة
● قيمة تدفق عامل التقارب هي 1xe-5(0.00001)
● الحد الأقصى لدرجة حرارة سطح TEC هو 81.75 درجة مئوية؛ القيمة المتوسطة 75.4 درجة مئوية
قاعدة TEC مصنوعة من مادة السيراميك. أقصى سطح لمشتت الحرارة، وأنابيب الحرارة قادرة على تحقيق درجة حرارة موحدة بفعالية.
● معدل تدفق المروحة أثناء التشغيل
● السرعة القصوى هي 14.47 متر/ثانية (خيارات توزيع النقاط مجموعة موحدة 900)
نتائج التصميم الحراري
حاولنا تصميم هذا المشتت الحراري باستخدام تقنية اللحام مرة واحدة. زعنفة المشتت الحراري مطلية بالنيكل على السطح، وأنبوب الحرارة متصل مباشرةً بـ TEC. وجدنا أن هذه الطريقة ليست بنفس فعالية عملية إزالة زعنفة المشتت الحراري، وذلك لأن ارتفاع المشتت الحراري يبلغ حوالي 40 مم فقط، وبالتالي لا يتأثر انتقال الحرارة به. في النهاية، توصلنا إلى أن ارتفاع المشتت الحراري يتراوح بين 40 و45 مم، وهو ما لا يتأثر بالموصلية العالية، فقررنا في النهاية استخدام عملية إزالة زعنفة المشتت الحراري لإنتاج هذا المنتج لعملائنا.
