در کاربردهای مختلف، تصمیمات مهندسی در مورد راه حل بهینه برای هیت سینک ممکن است به هزینه و عملکرد بستگی داشته باشد. از نظر تئوری، دستیابی به محصول با کمترین هزینه برای برآوردن الزامات عملکرد آسان به نظر می رسد. در واقع، مشتریان اغلب تصمیم می‌گیرند که مشخصات عملکرد (با استفاده از تراشه‌های مختلف) را تغییر دهند یا برخی از عملکردها (مانند تخریب تراشه‌ها بر اساس شرایط) را در مواجهه با قیمت‌های بالا قربانی کنند.

این مقاله چندین سینک حرارتی را بر اساس لوله های حرارتی/محفظه بخار برای شاخص های عملکرد و هزینه مقایسه می کند:
عملکرد: از بسته نرم افزاری FloTHERM CFD برای محاسبه عملکرد کلی هیت سینک Δ T استفاده کنید.
هزینه: با فرض اینکه اندازه دسته به اندازه کافی بزرگ باشد، هزینه سرمایه گذاری قالب سخت در قیمت واحد منعکس نمی شود. علاوه بر این، قیمت واحد نسبت به راه حل کم هزینه (1 برابر، 1.1 برابر و غیره) است، زیرا افزایش اندازه دسته، هزینه واحد را کاهش می دهد.

پارامترهای طراحی هیت سینک
قدرت منبع حرارت: 250 وات
اندازه منبع حرارت: 30×30 میلی متر
حداکثر دمای محیط: 25 درجه
سرعت جریان هوا: 40 فوت مکعب در دقیقه (CFM)
کندانسور: به اندازه باله 115 * 85 * 65 میلی متر ضربه بزنید

بیایید با ابتدایی ترین طراحی شروع کنیم و به تدریج به فرآیندهای پیچیده بپردازیم تا ببینیم عملکرد و هزینه چگونه تحت تأثیر طراحی قرار می گیرند.
1. هیت سینک لوله حرارتی مبتنی بر آلومینیوم یا مس

هیت سینک لوله حرارتی پایه آلومینیومی U شکل

این سنتی ترین طراحی رادیاتور لوله حرارتی است. چهار لوله حرارتی U شکل به یک پایه آلومینیومی یا مسی جوش داده شده و سپس با یک منبع گرما در تماس هستند. ابتدا باید گرما از پایه عبور کند سپس آنها می توانند به لوله حرارتی برسند.
به غیر از خمش، هیچ عملیات ثانویه دیگری روی چهار لوله حرارتی 6 میلی متری انجام نشد، اگرچه سطح تماس بین لوله های حرارتی و پایه در این مثال کمی صاف است.

CFD رادیاتور لوله حرارتی پایه آلومینیومی

مدل FloThermal نشان می‌دهد که دمای سینک حرارتی 53.9 درجه بالاتر از دمای محیط است (78.9 درجه -25 درجه =دمای حداکثر مرجع - دمای محیط)، و ما از این دما به عنوان معیار عملکرد استفاده می‌کنیم. یک معیار هزینه که به صورت 1 بار تعریف شده است.
در صورت نیاز به عملکرد بالاتر می توان از پایه مسی به جای پایه آلومینیومی استفاده کرد. هدایت حرارتی پایه مسی دو برابر پایه آلومینیومی است، بنابراین عملکرد پایه مسی 2.3 درجه بهبود می یابد. طراحی پایه مسی نسبت به پایه آلومینیومی 5 درصد قیمت تمام شده را افزایش می دهد و همچنین وزن کمی افزایش می یابد.

2. رادیاتور هیت سینک لوله حرارتی با تماس مستقیم

رادیاتور لوله حرارتی تماس مستقیم

این طراحی امکان تماس مستقیم بین منبع گرما و لوله حرارتی را فراهم می کند و در نتیجه پایه جذب کننده حرارت و مواد رابط (لحیم کاری که برای محکم کردن لوله حرارتی به پایه استفاده می شود) حذف می شود. اما برای به دست آوردن صافی سطح لازم، لوله حرارتی باید ماشین کاری شود (عملیات ثانویه).

CFD رادیاتور لوله حرارتی تماس مستقیم

به دلیل تماس مستقیم لوله حرارتی و منبع حرارتی، عملکرد این طرح از هیت سینک به 49.3 درجه ارتقا یافته است که 4.6 درجه بالاتر از معیار و 2.3 درجه بالاتر از طراحی با استفاده از پایه مسی است. با این حال، نیاز به پردازش اضافی پایه (جاسازی شیارهای لوله حرارتی) و پردازش لوله حرارتی دارد که 1.1 برابر هزینه طراحی معیار (10٪ گرانتر) است.

3. هیت سینک صفحه دمای یکنواخت U شکل

هیت سینک صفحه دمای یکنواخت U شکل

این محلول چهار لوله حرارتی 6 میلی متری را با یک محفظه بخار U شکل جایگزین می کند. از نظر طراحی، بیشتر شبیه به یک هیت سینک لوله حرارتی تماس مستقیم است، که هر دوی آنها به CPU منبع حرارت اجازه می دهد تا مستقیماً با اجزای دو فاز تماس پیدا کند. نکته مهم برای انتخاب این طرح این است که آیا تامین کننده هیت سینک می تواند یک محفظه بخار یکپارچه تولید کند، زیرا طرح های دو تکه سنتی را نمی توان به شکل U خم کرد.

CFD سینک حرارتی صفحه دمای یکنواخت U شکل

در مقایسه با طراحی لوله حرارتی تماس مستقیم، عملکرد محلول هیت سینک vc 21.5٪ (11.6 درجه) بهبود یافته است، در حالی که هزینه فقط 4.55٪ افزایش یافته است. با این حال، افزایش ضخامت دیواره هیت سینک vc منجر به افزایش تقریباً 75 گرمی در وزن رادیاتور هیت سینک شد.

4. سینک حرارتی صفحه سه بعدی با دمای یکنواخت

سینک حرارتی صفحه ای با دمای یکنواخت سه بعدی

در این طرح، صفحه پایینی جذب کننده گرما یک محفظه بخار است که یک گذرگاه بخار با لوله حرارتی کندانسور عمودی مشترک است. در مرحله تولید، 8 لوله حرارتی نوع باز در یک صفحه اتاق بخار با دهانه لحیم می شوند. محفظه بخار در تماس مستقیم با منبع گرما است و گرما را به طور مساوی در امتداد صفحه XY توزیع می کند و گرما را از طریق لوله های حرارتی عمودی به باله ها پخش می کند.

CFD سینک حرارتی سه بعدی با محفظه بخار

این طراحی بهترین عملکرد را دارد اما هزینه آن بالاست. در مقایسه با نزدیکترین رقیب خود، طراحی صفحه هیت سینک vc شکل U، دمای آن نزدیک به 2 درجه کاهش یافته است (عملکرد 4.9٪ افزایش یافته است)، اما قیمت آن دو برابر شده است (افزایش 117٪).
با این حال، باید توجه داشت که این مورد به طور کامل مزایای بالقوه طراحی اتاق بخار سه بعدی را برجسته نکرده است. با افزایش اندازه صفحه پایین مورد نیاز، تفاوت عملکرد بین این محلول و طراحی صفحه اتاق بخار U شکل نیز افزایش می یابد.

خلاصه
جدول زیر نشان می دهد که تغییر مواد یا اجزای دو فازی هیت سینک می تواند به بهبود عملکرد قابل توجهی دست یابد. از هیت سینک پایه آلومینیومی تا محلول صفحه هیت سینک 3 بعدی vc، عملکرد 17 درجه بهبود یافته است، اما هزینه آن 150٪ افزایش یافته است.

مقایسه عملکرد و هزینه رادیاتور

با جایگزینی پایه با مواد مسی با رسانایی حرارتی قوی‌تر یا قرار دادن لوله حرارتی در تماس مستقیم با منبع گرما، بهبود عملکرد متوسط حدود 7% -15% و افزایش هزینه (نسبت به معیار) می‌توان به دست آورد. .
طراحی با بهترین ارزش کلی با توجه به پارامترهای کاربردی ممکن است یک هیت سینک اتاق بخار باشد. اگرچه 15٪ گرانتر از قیمت معیار است، عملکرد آن 28٪ (15.2 درجه) بهبود یافته است.

تگ های محبوب: هیت سینک های 250 واتی با لوله های حرارتی / محفظه بخار، چین، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، سفارشی، نمونه رایگان، ساخت چین, CPU -koelkasontwerp, Koelkas met koperhittepyp, Hoë kwaliteit koel koelbak, Hoë kwaliteit koelkas, Dampkamer, Ritsvin -koelkas