Алуминиева екструзия, използвана в радиаторите?

Знам, че е трудно да се намери ясна информация за използването на алуминиеви профили за радиатори. Нуждаете се от ръководство, което да обхваща защо, как и къде се използват.

Ще научите защо алуминият е идеален, как профилите подобряват охлаждането и кой ги използва.

Позволете ми да ви напътствам от основните понятия до реалната употреба.

Защо алуминиевите профили са идеални за приложения с радиатори?

Започвам с избора на материал и процеса на екструдиране. Алуминият предлага ниско тегло, добра топлопроводимост и гъвкавост на дизайна.

Алуминиевите екструдирани материали съчетават цена, топлинни характеристики и възможност за персонализиране на формата на радиаторите.

Потопете се по-дълбоко

Алуминият се използва широко в радиаторите, тъй като има висока топлопроводимост. Често срещани сплави като 6063-T5 или 6061-T6 дават 150-205?W/m-K. Това означава, че топлината се движи бързо от основата към ребрата.

Процесът на екструдиране дава допълнителни предимства на дизайна. Можем да създаваме ребра, изрези за топлинни тръби и канали с едно преминаване. Това намалява разходите за механична обработка и подобрява производителността.

Освен това алуминият е лек. Един радиатор от екструдиран алуминий 6063 тежи по-малко от такъв, изработен от стомана или мед. Това прави системите по-лесни за монтиране и намалява разходите за доставка.

Екструдираните форми могат да се повтарят. Получавате идентични части при всяка серия. Това е от решаващо значение за топлинните характеристики на партидите.

И накрая, алуминиевите екструдирани материали могат да се рециклират. Излезлите от употреба части могат да се използват повторно с ниски енергийни разходи. Това подпомага екологичния дизайн.

Ето едно резюме:

Алуминиевата екструзия прави радиаторите достъпни, ефективни и екологични.

Кои профили за екструдиране увеличават производителността на радиатора?

Избирам профили, които увеличават площта на повърхността и въздушния поток. Често срещани форми са прави ребра, разширени ребра, щифтови ребра и ребра с високо съотношение.

Профилите с тесни, високи ребра и отворени канали увеличават максимално разсейването на топлината.

Потопете се по-дълбоко

Целта на профила на радиатора е да се получи по-голяма повърхност и добър въздушен поток. Това означава много ребра, тънки стени, високи структури и пространство между ребрата.

Екструзиите с прави перки са основни. Те имат много успоредни ребра и отворени канали. Те са лесни за екструдиране и монтиране.

При профилите с щифтови перки се използват колони вместо листове. Щифтовете осигуряват въздушен поток във всички посоки. Те са чудесни за турбулентно охлаждане или настройки с принудително подаване на въздух.

Профилите с висок коефициент на полезно действие имат високи и тънки перки. Те осигуряват по-голяма площ при по-малка ширина на основата. Ограничението е провисването или счупването на ребрата по време на производството. Типичните стени са с дебелина 0,8-1,5 мм, а височината на ребрата е до 30 мм.

Профилите с разширени перки имат по-широка горна част на перката или наклонена страна. Това увеличава площта и насочва въздуха за по-добра ефективност на охлаждането.

Хибридните секционни профили съчетават плоска основа, щифтови ребра, прави ребра и изрези за топлинни тръби в един профил. Той осигурява компактно и високопроизводително охлаждане.

Ето таблица с най-често срещаните профили:

При проектирането на профила се използва и CFD симулация. Тествам скоростта на въздуха, турбуленцията и разпределението на температурата. След това регулирам разстоянието между ребрата и дебелината им, за да балансирам въздушния поток и площта.

Екструдираните профили позволяват също така да се добавят монтажни крачета, винтови отвори или пролуки за топлинни тръби. Това опростява монтажа и подобрява топлинния контакт.

Тези оптимизирани профили водят до по-добра производителност в LED осветлението, преобразуването на енергия и компютърните системи.

Как се оптимизира топлопроводимостта при алуминиевите радиатори?

Фокусирам се върху сплавта, зърнената структура, повърхността и управлението на интерфейса. Всеки от тези фактори повишава топлопреноса.

Оптимизирането включва избор на подходяща сплав, контрол на микроструктурата, довършителни повърхности и близък контакт с източници на топлина.

Потопете се по-дълбоко

Първо, изборът на сплав е от значение. За екструдиране обикновено се използва 6063?T5. Тя се отличава с добра проводимост, пластичност и цена. 6061?T6 има малко по-висока якост, но по-ниска проводимост. За най-високи топлинни нужди се използва чист алуминий 1070 или 1350; те достигат ~230?W/m-K, но са по-меки и по-трудни за екструдиране.

На следващо място, структурата на зърната влияе върху топлинния поток. Използваме подходящи температури на екструдиране и скорост на охлаждане. Отгряването може да усъвършенства зърнената структура и леко да подобри проводимостта. Управляваме охлаждането след екструдиране, за да избегнем вътрешни напрежения, които блокират топлината.

Качеството на повърхността също е от значение. Анодирането образува оксид, който има ниска проводимост. Ако е необходим топлинен контакт, оставяме вътрешните ребра голи или използваме тънки, контролирани оксидни слоеве. Като алтернатива използваме черно анодиране за радиационно охлаждане, тъй като черният цвят излъчва добре топлина.

Освен това осигуряваме плътен контакт между основата на радиатора и контактните компоненти. Добавяме контрол на плоскостта (плоскост на основата 0,05 мм). Използваме подложки за смяна на фазата или термична смес между MOSFET или процесора и радиатора. Това запълва празнините и подобрява проводимостта.

За прототипите проверявам термичното съпротивление Rth, измерено в K/W. По-ниското Rth означава по-добро охлаждане. Монтирам нагревател върху основата и измервам повишаването на температурата при постоянно натоварване при околна среда. Коригирам конструкцията, докато Rth отговаря на спецификацията.

Ето и разбивка:

Оптимизирайки всяка част, привеждам производителността на радиатора в съответствие с топлинното натоварване. Този процес намалява горещите точки и повишава надеждността на системата.

В кои отрасли най-често се използват алуминиеви екструдирани радиатори?

Виждам радиатори в електрониката, осветлението, захранването, автомобилостроенето и телекомуникациите. Всеки от тях има уникални нужди, но всички използват екструзия.

Основните индустрии включват светодиодно осветление, силова електроника, компютри, автомобилостроене и телекомуникации.

Потопете се по-дълбоко

В LED осветлението екструдираните радиатори са навсякъде. Високомощните светодиоди се нуждаят от ефективно охлаждане, за да поддържат яркостта и живота си. Често използваме праволинейни или разширени екструдери за интегриране с корпуси на рефлектори.

Силовата електроника, като инвертори и конвертори, разчита на екструдирани радиатори за MOSFET и IGBT. Те се нуждаят от ребра или щифтови структури за принудителна или естествена конвекция на въздуха. Интегрираме монтажни слотове и дренажни отвори за лесен монтаж на платката и въздушен поток.

В компютърната техника настолните процесори, графичните процесори и сървърните модули използват екструдирани радиатори с топлинни тръби. Профилът на радиатора включва изрези и базови елементи за закрепване на топлинните тръби и вентилаторите. Екструдирането позволява фрезоването на множество части в един блок.

В автомобилните системи се използват екструдирани радиатори в LED фарове, захранващи модули, акумулаторни системи и инвертори. Те трябва да издържат на вибрации и температурни удари. Използваме 6063 с твърдо анодиране за по-голяма издръжливост.

В телекомуникационното оборудване, като 5G радиостанции и базови станции, се използват екструдирани радиатори за радиочестотните захранващи модули. В тях често се използва екструдиране с щифтове за многопосочен въздушен поток във външни шкафове.

Други приложения включват индустриални задвижвания, лазерно оборудване, медицински устройства и станции за зареждане на електрически превозни средства. Всяко приложение поддържа радиатора като ключова част от топлинния дизайн.

Тук са основните отрасли:

Екструдираните радиатори са ефективни за производство и се адаптират към тези области. Изборът на конструкция зависи от наличието на въздушен поток, топлинното натоварване и методите на сглобяване.

Заключение

Разгледахме защо алуминият е идеален, как профилите увеличават охлаждането, как оптимизираме проводимостта и кой използва екструдирани радиатори. Това ви дава пълна представа за екструдирането в термичния дизайн.

Ако имате нужда от помощ при проектирането на радиатор, избора на профил или производството, мога да ви помогна на всеки етап от пътя.