Jaká je minimální možná tloušťka a rozteč žeber?

Zkoušeli jste někdy zlepšit chlazení tím, že jste do chladiče nacpali více žeber? Je to lákavá myšlenka - ale existuje fyzikální limit, jak tenká nebo těsná mohou tato žebra být.

Minimální tloušťka žeber u extrudovaného hliníku je obvykle kolem 0,8 mm a nejbližší standardní rozteč žeber je přibližně 1,5 mm.

Posouvání hranic velikosti a roztečí žeber však není jen o geometrii - má vliv na náklady, vyrobitelnost a tepelný výkon. Podívejme se, jak spolu všechny tyto faktory souvisejí.

Jak ovlivňuje rozteč žeber chladicí výkon?

Zdá se to logické: více žeber znamená větší plochu, a tedy i větší chlazení, že? Ne vždy. Pokud vzduch nemůže proudit mezi žebry, je celá plocha zbytečná.

Rozteč žeber přímo ovlivňuje pohyb vzduchu chladičem. Příliš těsné, a proudění vzduchu je omezeno; příliš široké, a plocha se ztrácí.

Zde je zjednodušený přehled vztahů:

Jak rozteč lamel ovlivňuje chlazení

Klíčové úvahy

• Na adrese přirozená konvekce, větší rozestupy pomáhají stoupat vzduchu mezi žebry.
• Na adrese nucená konvekce, menší rozestupy mohou fungovat, pokud je proudění vzduchu silné.
• S těsnějšími žebry dochází k horšímu usazování prachu, což vede k dlouhodobému poklesu výkonu.

V jednom z našich klientských projektů jsme zmenšili rozteč žeber z 2,5 mm na 1,2 mm a očekávali lepší výsledky. Místo toho se jednotka zahřívala více, protože se v ní zachycoval vzduch a nemohl účinně unikat.

Lze na požádání vyrobit vlastní konstrukce žeber?

Někdy vaše konstrukce potřebuje něco, co hotové chladiče nemohou nabídnout. Možná potřebujete zakřivená žebra, rozložené řady nebo větší výšku.

Ano, většina výrobců dokáže vyrobit konstrukce žeber na zakázku, včetně nestandardních tlouštěk, tvarů a uspořádání.

Typy konstrukcí Fin na zakázku

Proces přizpůsobení

1. Odeslání výkresu nebo náčrtu CAD
2. Recenze výrobce proveditelnost
3. Nástroje jsou připraveny k vytlačování nebo obrábění.
4. Vzorky pro testování uložení a proudění vzduchu

Co byste měli vědět

• Vlastní konstrukce žeber mohou vyžadovat poplatky za nástroje
• Minimální množství objednávky jsou běžné
• Dodací lhůty může být delší pro speciální formy nebo lepené lamely.

Pomohli jsme zákazníkovi z oblasti letectví a kosmonautiky navrhnout chladič s rozložením vývodů a proměnlivou roztečí. Zlepšil chlazení o 18% oproti standardnímu vytlačování, ačkoli nastavení trvalo čtyři týdny a mělo vlastní náklady na matrici.

Jaká omezení existují pro ultratenká hliníková žebra?

Tenčí ploutve se zdají být ideální - šetří materiál, umožňují větší počet ploutví na plochu a snižují hmotnost. Příliš tenké ploutve však mají i své nevýhody.

Ultratenká žebra jsou omezena výrobními metodami, pevností konstrukce a kompromisy v oblasti tepelné účinnosti.

Hlavní limity tenkých hliníkových ploutví

I v případě konstrukce CNC nebo lepených ploutví se jedná o kompromis. Tenká žebra se rychle zahřívají, ale mohou být také křehká a náchylná k zanášení prachem.

V jednom případě zákazník požadoval 0,5mm žebra ve vlastním profilu. Ten jsme mohli dodat pouze pomocí lepených lamel, což zdvojnásobilo náklady a zvýšilo složitost montáže.

Zlepšují těsnější žebra vždy odvod tepla?

Je snadné předpokládat, že více ploutví = vyšší výkon. To však platí pouze za správných podmínek proudění vzduchu a tepelné zátěže.

Těsnější žebra mohou zvětšit plochu, ale bez dostatečného proudění vzduchu nebo rozestupů mohou snížit výkon chladiče.

Proč více není vždy lepší

Další faktory, na kterých záleží více

• Výška a hloubka ploutví ovlivňují také plochu povrchu
• Vodivost materiálu ovlivňuje rychlost šíření tepla
• Kontakt se základnou ploutví kvalita určuje počáteční bod tepelného toku

Vzpomínám si, jak jsem jednomu zákazníkovi radil, aby při návrhu pasivního solárního regulátoru nezvětšoval rozteč žeber. Trvali na rozteči 1,0 mm. O šest měsíců později měli problémy s přehříváním v prašném prostředí a museli přejít zpět na rozteč 2,5 mm.

Závěr

Rozteč žeber, jejich tloušťka a struktura společně určují, jak dobře chladič chladí. Nejde jen o to nacpat tam více kovu - jde o vyvážení proudění vzduchu, plochy a omezení materiálu. Chytřejší návrh vždy vítězí nad odhadem.