Los parámetros de las aletas del disipador de calor son los factores centrales que determinan su rendimiento, tamaño, costo y fiabilidad.Un diseño térmico excelente implica encontrar el equilibrio óptimo entre ellosLa siguiente es una introducción detallada de varios parámetros de aleta, incluyendo sus definiciones, impactos y consideraciones de diseño.
I. Parámetros geométricos básicos
Estos parámetros definen directamente la forma física y la disposición de las aletas, como se muestra en la figura 1 a continuación.
Figura 1: Parámetros geométricos de las aletas
1. Tono de las aletas (P)
Definición:La distancia centro-centro entre dos aletas adyacentes.
Impacto:
1- Pequeño Pitch:Más aletas por unidad de volumen, mayor área de disipación de calor, pero mayor resistencia al aire y susceptibilidad a la acumulación de polvo.
2- Gran tono:Baja resistencia al aire, menos propensa a la acumulación de polvo, pero reducido el área total de disipación de calor.
Consideración del diseño:Es necesario encontrar el equilibrio óptimo entre el área de disipación de calor y la resistencia del flujo de aire.
2. Alturas de las aletas (H)
Definición:La altura vertical de la aleta desde su raíz hasta su punta.
Impacto:
1.Aumento de la altura:Aumenta significativamente el área de disipación de calor, mejorando así la capacidad de refrigeración.
2Impactos negativos:A medida que las aletas se hacen más altas, se hace más difícil que el calor en la punta se conduzca a través de la placa base,conduciendo a una disminución de la eficiencia de las aletas (una mayor diferencia de temperatura entre la punta y la raíz)La resistencia mecánica también disminuye, haciéndolos propensos a la vibración.
Consideración del diseño:La altura debe ser diseñada en coordinación con el tono y el grosor. Las aletas altas generalmente requieren un tono más grande para garantizar un flujo de aire sin obstrucciones.
3. espesor de las aletas (δ)
Definición:El espesor del material de la aleta en sí.
Impacto:
1.Aumento del espesor:Facilita la conducción del calor desde la raíz hasta la punta (reduce la propia resistencia térmica conductiva de la aleta), mejorando la eficiencia de la aleta.
2. Disminución del espesor:Bajo el mismo tono, permite más aletas (es decir, una distancia libre más pequeña), aumentando así el área de disipación de calor, pero también aumenta la resistencia del aire.
Consideración del diseño:Las aletas más delgadas se utilizan cuando se persigue el peso ligero y la miniaturización, pero se debe garantizar la viabilidad del proceso y la resistencia estructural.
4Radius interno de las aletas (R)
En general, el diseño no debe especificar un ángulo R demasiado pequeño.Una R demasiado pequeña puede provocar defectos tales como agrietamiento de las aletas y mala planitud después del estampado.
5. Ángulo de desviación de la perpendicularidad (a)
El ángulo de desviación (a) del eje de cada onda de aleta en relación con la perpendicular de la superficie de la base. Esto se determina típicamente por el molde y los procesos de mecanizado / alineación.Este ángulo se controla generalmente dentro de ±3°Excedendo esta tolerancia conduce a una mala formación de aletas.
6. Forma de las aletas
Definición:La forma macro-geométrica de la aleta.
Resumen general:Las aletas vienen en varios tipos estructurales, como dentadas, planas (rectas) y perforadas.El área de superficie extendida de la aleta y su capacidad para perturbar el flujo de fluido determinan la capacidad de intercambio de calor.
Características de las aletas simples:Tienen aletas rectangulares largas con paredes lisas.
Figura 2: aleta simple
Características de las aletas dentadas:Los canales de fluido están estampados para ser desiguales, aumentando la turbulencia del fluido y mejorando el proceso de transferencia de calor.
Figura 3: Aleta dentada
Características de las aletas onduladas:Implica presionar ciertas ondulaciones/ondas en una aleta plana para promover la turbulencia del fluido. Cuanto más densas sean las ondas y mayor la amplitud, mejor será el rendimiento de transferencia de calor.
Figura 4: Aleta ondulada
Características de las aletas perforadas:Se crean perforando muchos agujeros en una aleta plana. A menudo se colocan en las secciones de distribución de entrada/salida y donde se produce un cambio de fase del fluido.
Figura 5: aleta perforada
II. Rendimiento de las aletas y parámetros físicos
Estos parámetros describen las características de rendimiento y las propiedades físicas de las aletas.
1. Eficiencia de las máquinas
Definición:La relación entre la disipación de calor real de la aleta y su disipación de calor ideal (suponiendo que toda la aleta esté a la temperatura de la raíz).
Impacto:
1Cuanto más alta, más delgada o más pobre sea la conductividad térmica de la aleta, menor será su eficiencia (temperatura de punta más baja).
2Una mayor eficiencia indica una mejor utilización del material de las aletas.
Consideración del diseño:El objetivo es hacer que la eficiencia de las aletas sea lo más alta posible (generalmente deseada > 70-80%).Esto significa seleccionar materiales con buena conductividad térmica y diseñar racionalmente la relación altura/ espesor.
2Diámetro hidráulico
Definición:Parámetro general utilizado para describir las características de los canales de flujo entre aletas.
Impacto:Determina las características de flujo y el número de Reynolds (Re) dentro del canal, afectando así al coeficiente de transferencia de calor convectivo y la resistencia al flujo.
Consideración del diseño:Los ingenieros lo usan para la dinámica de fluidos y cálculos de transferencia de calor.
3. Relación entre superficie y volumen
Definición:La superficie de disipación de calor proporcionada por unidad de volumen del disipador.
Impacto:Una relación más alta indica una mejor compacidad del disipador de calor, lo que permite una mayor capacidad de enfriamiento en un espacio limitado.
Consideración del diseño:En aplicaciones de espacio limitado (por ejemplo, computadoras portátiles, teléfonos móviles), lograr una alta relación superficie/volumen es crítico.
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