Millised on parimad materjalid jahutusradiaatorite jaoks?

Paljud insenerid satuvad õige jahutusmaterjali valimisel segadusse. Vale valik toob kaasa ülekuumenemise, energia raiskamise ja suuremad kulud.

Parimad jahutusmaterjalid on alumiinium, vask, grafiit ja täiustatud komposiitmaterjalid. Igaühel neist on ainulaadne soojusjuhtivus, kaal ja kuluprofiil, mis mõjutavad jõudlust.

Kui ma esimest korda soojusjuhtimise osadega töötasin, olin üllatunud, kuidas materjalivalik muudab nii kulusid kui ka tõhusust. Las ma käin iga valiku samm-sammult läbi.

Millised on peamised materjalid, mida kasutatakse jahutusradiaatorite puhul?

Liiga palju valikuid jätab disainerid sageli segadusse. Vale materjali valimine võib tekitada tulemuslikkuse või eelarvega seotud probleeme.

Peamised jahutusmaterjalid on alumiinium, vask, grafiit ja komposiitmaterjalid, kusjuures alumiinium on kõige tavalisem tänu oma kaalu, elektrijuhtivuse ja hinna tasakaalule.

Materjalide lagundamine

Kui me räägime soojusradiaatoritest, tuleb esile neli peamist rühma:

1. Alumiinium - kerge, taskukohane, kergesti vormitav.
2. Vask - kõrge elektrijuhtivus, kuid raske ja kallis.
3. Grafiit - väga kerge, anisotroopne soojuse levik.
4. Komposiidid - erinevate materjalide omaduste segamine.

Siin on lihtne võrdlus:

Alumiinium domineerib turul, sest seda on lihtne pressida ja töödelda. Vask valitakse siis, kui on vaja maksimaalset soojusülekannet, eriti väikestes ruumides. Grafiit on elektroonikas esile kerkimas kaalutundlike konstruktsioonide puhul. Komposiitmaterjalid on veel nišš, kuid paljutõotavad.

Kuidas on alumiinium võrreldes vasega soojuse hajutamisel?

Paljud inimesed arvavad, et vask on alati parem. See on ainult osaliselt tõsi.

Vasel on suurem soojusjuhtivus kui alumiiniumil, kuid alumiinium on sageli tegelikes rakendustes kergema kaalu ja lihtsama valmistamise tõttu parem.

Vaadates põhjalikumalt tulemuslikkust

Alumiinium juhib soojust umbes poole kiiremini kui vask. Paberil tundub vask parem. Kuid praktikas muudavad tulemust mitmed tegurid. Alumiinium on palju kergem, nii et suuremaid ribisid saab konstrueerida ilma struktuuriprobleemideta. Selle väiksem tihedus võimaldab ka suuremaid pindalasid sama kaalu juures.

Ka tootmine on oluline. Alumiiniumi on lihtne keerulisteks vormideks pressida. Vask on raskemini töödeldav, mis suurendab kulusid. Tööstusharudes, kus kulud ja kaal on olulised - näiteks tarbeelektroonika - võidab sageli alumiinium. Vask on kasutusel suure jõudlusega protsessorites ja graafilistes protsessorites, kus ruumi on vähe ja soojustihedus on suur.

Kas grafiit on parem kui metall soojusradiaatorite jaoks?

Mõned insenerid vaimustuvad grafiidist ja arvavad, et see on alati parem. Kuid tegelikkus on keerulisem.

Grafiit võib teatud juhtudel olla kerguse ja anisotroopse juhtivuse tõttu metallidest parem, kuid see ei ole üldiselt parem kui alumiinium või vask.

Grafiitfaktoritegur

Grafiidil on ainulaadne omadus: tema soojusjuhtivus on väga kõrge tasapinnalises, kuid palju madalam tasapinnalises suunas. See tähendab, et see jaotab soojust hästi üle pinna, kuid ei juhi soojust vertikaalselt nii tõhusalt. See muudab selle ideaalseks selliste õhukeste seadmete jaoks nagu nutitelefonid, kus soojuse levimine üle tagaplaadi on olulisem kui vertikaalne hajutamine.

Samuti on grafiit palju kergem kui vask või alumiinium. See aitab lennunduses või kaasaskantavas elektroonikas. Siiski on see rabedam, raskemini töödeldav ja ei sobi suurte pressvormide jaoks. Samuti on selle maksumus kõrgem võrreldes masstoodanguna valmistatud alumiiniumist pressprofiilidega.

Kokkuvõttes on grafiit suurepärane soojuse levitamiseks väikestes, õhukestes rakendustes. Suuremahulise hajutamise puhul on metallid, nagu alumiinium või vask, endiselt juhtivad.

Milline jahutusmaterjal pakub parimat hinna ja kvaliteedi suhet?

Otsustajad muretsevad sageli eelarve pärast. Paljud eeldavad, et vask on lisaraha väärt. Kuid numbrid räägivad teist juttu.

Alumiinium pakub jahutusmaterjalide seas parimat hinna ja kvaliteedi suhet, tasakaalustades elektrijuhtivust, kaalu, valmistatavust ja hinda.

Kulude ja jõudluse analüüs

Võrdleme väärtust. Alumiinium on taskukohane, kerge ja tagab hea soojusjuhtivuse. Vask kahekordistab soojusjuhtivuse, kuid on kolmekordse kaalu ja kõrgema hinnaga. Grafiit pakub ainulaadset levikut, kuid on kallis ja rakendusspetsiifiline. Komposiidid on paljulubavad, kuid jäävad kalliks.

Massitoodete, näiteks LED-valgustite, autoosade ja arvutite puhul on alumiinium parim segu. Vask valitakse ainult niššide ja suure võimsustihedusega vajaduste jaoks. Grafiit ja komposiitmaterjalid täidavad eriülesandeid, kuid enamikul juhtudel ei saa nad alumiiniumi asendada.

Siin on lihtsustatud pingerida:

Millised on vase kasutamise puudused jahutusradiaatorites?

Mõned inimesed vaatavad ainult vase kõrget elektrijuhtivust ja unustavad kompromissid.

Vasest jahutusradiaatorid on rasked, kallid, raskemini valmistatavad ja oksüdeeruvad, hoolimata paremast soojusjuhtivusest.

Vase varjukülg

Vask juhib soojust kaks korda paremini kui alumiinium, kuid selle puudused piiravad kasutamist. Selle tihedus muudab selle raskeks, mis ei sobi lennunduses või pihuelektroonikas. Selle maksumus on palju kõrgem, mis tõstab toote koguhinda. Vase töötlemine on keerulisem, sest see on vähem plastne kui alumiinium, mida saab ekstrusioonil töödelda.

Teine probleem on oksüdeerumine. Aja jooksul tuhmub vask, mis võib vähendada jõudlust ja nõuda kaitsekatteid. Seevastu alumiinium moodustab looduslikult kaitsva oksiidikihi, mis peab vastu korrosioonile.

Seega on vask suurepäraselt sobilik kompaktsete suure jõudlusega süsteemide, näiteks protsessorite jaoks, kuid alumiinium on eelistatud enamiku kommertskasutuseks.

Kokkuvõte

Materjalide valik sõltub tasakaalust. Alumiinium annab parima hinna ja kvaliteedi, vask annab tipptaseme kõrgema hinna eest, grafiit sobib õhukestele seadmetele ja komposiitmaterjalid jäävad niššiks. Õige valimine sõltub rakendusest, mitte ainult elektrijuhtivusest.