Radiatory 250 W z rurkami cieplnymi / komorą parową

W różnych zastosowaniach decyzje inżynieryjne dotyczące optymalnego rozwiązania dla radiatorów mogą zależeć od kosztów i wydajności. Teoretycznie uzyskanie najtańszego produktu spełniającego wymagania wydajnościowe wydaje się łatwe. W rzeczywistości klienci często decydują się na zmianę specyfikacji wydajności (używając różnych chipów) lub poświęcają część wydajności (np. degradację chipów w zależności od warunków) w obliczu wysokich cen.

W tym artykule porównano kilka radiatorów opartych na rurkach cieplnych/komorze parowej pod kątem wskaźników wydajności i kosztów:
Wydajność: Użyj pakietu oprogramowania FloTHERM CFD, aby obliczyć ogólną wydajność radiatora Δ T.
Koszt: Zakładając, że wielkość partii jest wystarczająco duża, koszt inwestycji twardej formy nie zostanie odzwierciedlony w cenie jednostkowej. Ponadto cena jednostkowa jest odniesiona do rozwiązania o najniższym koszcie (1-krotność, 1,1-krotność itd.), ponieważ zwiększenie wielkości partii obniży koszt jednostkowy.

Parametry konstrukcyjne radiatora
Moc źródła ciepła: 250 watów
Rozmiar źródła ciepła: 30 x 30 mm
Maksymalna temperatura otoczenia: 25 stopni
Natężenie przepływu powietrza: 40 stóp sześciennych na minutę (CFM)
Skraplacz: zatrzaskowy rozmiar lameli 115 * 85 * 65 mm

Zacznijmy od najbardziej podstawowego projektu i stopniowo zagłębiamy się w złożone procesy, aby zobaczyć, jak projekt wpływa na wydajność i koszty.
1. Radiator z rurką cieplną na bazie aluminium lub miedzi

Aluminiowy radiator z rurką cieplną w kształcie litery U

Jest to najbardziej tradycyjna konstrukcja grzejnika z rurką cieplną. Cztery rurki cieplne w kształcie litery U są przyspawane do aluminiowej lub miedzianej podstawy, a następnie stykają się ze źródłem ciepła. Ciepło musi najpierw przejść przez podstawę, a następnie dotrzeć do rurki cieplnej.
Oprócz gięcia na czterech 6-milimetrowych rurkach cieplnych nie wykonano żadnych dodatkowych operacji, chociaż powierzchnia styku rurek cieplnych z podstawą w tym przykładzie jest nieco płaska.
 

CFD grzejnika rurowego z podstawą aluminiową

Model FloThermal pokazuje, że temperatura radiatora jest o 53,9 stopnia wyższa od temperatury otoczenia (78,9 stopnia -25 stopnia =maksymalna temperatura odniesienia – temperatura otoczenia) i używamy tej temperatury jako wzorca wydajności, przy benchmark kosztowy zdefiniowany jako 1 raz.
Jeśli wymagana jest wyższa wydajność, zamiast podstawy aluminiowej można zastosować podstawę miedzianą. Przewodność cieplna podstawy miedzianej jest dwukrotnie większa niż podstawy aluminiowej, więc wydajność podstawy miedzianej jest lepsza o 2,3 stopnia. Konstrukcja z podstawą miedzianą zwiększa koszt o 5% w porównaniu z podstawą aluminiową, a także powoduje niewielki wzrost masy.

2. Radiator z rurką cieplną o bezpośrednim kontakcie
 

Grzejnik z rurką cieplną o bezpośrednim kontakcie

Taka konstrukcja pozwala na bezpośredni kontakt źródła ciepła z rurką cieplną, eliminując w ten sposób podstawę pochłaniającą ciepło i materiały łączące (lutowie używane do mocowania rurki cieplnej do podstawy). Aby jednak uzyskać niezbędną gładkość powierzchni, rurkę cieplną należy poddać obróbce mechanicznej (operacja wtórna).

CFD grzejnika rurowego z bezpośrednim kontaktem

Dzięki bezpośredniemu kontaktowi rurki cieplnej ze źródłem ciepła wydajność radiatora w tej konstrukcji została poprawiona do 49,3 stopnia, czyli o 4,6 stopnia więcej niż w przypadku wzorca i 2,3 stopnia więcej niż w przypadku konstrukcji wykorzystującej miedzianą podstawę. Wymaga to jednak dodatkowej obróbki podstawy (osadzenia rowków rurki cieplnej) i obróbki rurki cieplnej, co jest 1,1 razy droższe od wzorcowego projektu (10% droższe).

3. Radiator z płytą o jednolitej temperaturze w kształcie litery U

Radiator z jednolitą temperaturą w kształcie litery U

Rozwiązanie to zastępuje cztery rurki cieplne o średnicy 6 mm pojedynczą komorą parową w kształcie litery U. Pod względem konstrukcji jest najbardziej podobny do radiatora z rurką cieplną o bezpośrednim kontakcie, przy czym oba umożliwiają bezpośredni kontakt procesora źródła ciepła z elementami dwufazowymi. Ważnym czynnikiem przy wyborze tego projektu jest to, czy dostawca radiatora może wyprodukować zintegrowaną komorę parową, ponieważ tradycyjnych dwuczęściowych konstrukcji nie można wygiąć w kształt litery U.

CFD radiatora z płytą o jednolitej temperaturze w kształcie litery U

W porównaniu z konstrukcją rurki cieplnej o bezpośrednim kontakcie, wydajność rozwiązania z radiatorem vc poprawiła się o 21,5% (11,6 stopnia), podczas gdy koszt wzrósł jedynie o 4,55%. Jednakże zwiększenie grubości ścianki radiatora vc spowodowało wzrost masy radiatora o około 75 g.

4. Radiator z płytą o jednolitej temperaturze 3D

Radiator z płytą 3D o jednolitej temperaturze

W tej konstrukcji pochłaniająca ciepło płyta dolna jest komorą parową, która dzieli kanał parowy z pionową rurką cieplną skraplacza. Na etapie produkcji 8 rurek cieplnych typu otwartego jest lutowanych w płycie komory parowej z otworami; Komora parowa ma bezpośredni kontakt ze źródłem ciepła, równomiernie rozprowadzając ciepło w płaszczyźnie XY i rozpraszając ciepło do żeberek poprzez pionowe rurki cieplne.

CFD radiatora 3D z komorą parową

Ten projekt ma najlepszą wydajność, ale koszt jest wysoki. W porównaniu do najbliższego konkurenta, płyty radiatora vc w kształcie litery U, jego temperatura spadła o prawie 2 stopnie (wydajność wzrosła o 4,9%), ale jego cena wzrosła dwukrotnie (wzrost o 117%).
Należy jednak zauważyć, że ten przypadek nie uwypuklił w pełni potencjalnych zalet projektowania komory parowej 3D. Wraz ze wzrostem wymaganego rozmiaru płyty dolnej zwiększa się również różnica w wydajności pomiędzy tym rozwiązaniem a konstrukcją płyty komory parowej w kształcie litery U.

streszczenie
Poniższa tabela pokazuje, że zmiana materiału lub elementów dwufazowych radiatora może spowodować znaczną poprawę wydajności. Od wzorcowego radiatora na bazie aluminium po rozwiązanie z płytą radiatora 3D vc, wydajność wzrosła o 17 stopni, ale koszt wzrósł o 150%.
 

Porównanie wydajności i kosztów grzejników

Zastępując podstawę materiałem miedzianym o większej przewodności cieplnej lub umieszczając rurkę cieplną w bezpośrednim kontakcie ze źródłem ciepła, można osiągnąć umiarkowaną poprawę wydajności o około 7% -15% i wzrost kosztów (w stosunku do wzorca) .
Projektem o najlepszej ogólnej wartości, biorąc pod uwagę parametry aplikacji, może być radiator z komorą parową. Choć jest o 15% droższy od ceny referencyjnej, to jego wydajność poprawiła się o 28% (o 15,2 stopnia).

Popularne Tagi: Radiatory 250 W z rurkami cieplnymi / komorą parową, Chiny, dostawcy, producenci, fabryki, dostosowane, bezpłatne próbki, wyprodukowane w Chinach, AL WYJŚCIE ZABRATO, Projektowanie radiatora procesora, Wysoka jakość chłodzącego radiator, Wysokiej jakości radiator, Komora para, Zakad