Три основных метода теплопередачи - управление теплом

Тепловая энергия передается из высокотемпературной зоны в криогенную с помощью трех основных механизмов; Радиация, проводимость и конвекция.

Радиация Электромагнитная теплопередача между веществами при различных температурах.

Провод. Передача тепла через твердую среду.

Конвекция Передача тепла через жидкую среду; Обычно это воздух.



Все три механизма теплопередачи играют определенную роль в каждом применении. В большинстве применений конвекция будет основным механизмом теплопередачи. Непосредственный эффект обеспечит дополнительный вклад в охлаждение; Однако в некоторых случаях они могут привести к нежелательным и неожиданным тепловым взаимодействиям между компонентами и подсистемами. При разработке успешных стратегий охлаждения следует учитывать все три механизма.

Радиация, радиация

Передача тепла от излучения происходит непрерывно между объектами, контактирующими друг с другом при различных температурах.

Чистое влияние на температуру отдельных деталей зависит от многих факторов, включая их температуру по отношению к другим деталям, относительное направление детали, чистоту поверхности и расстояние. Многие из этих факторов трудно поддаются количественной оценке, и в сочетании с широко распространенным обменом радиационной энергии расчет температурного эффекта излучения является сложным и неточным.

Разница температур, встречающаяся в практическом применении преобразователей Вико, никогда не будет достаточной для того, чтобы сделать радиационное охлаждение основным механизмом теплопередачи. В большинстве случаев радиация будет составлять менее 10% от общей теплопередачи. По этим причинам обычно предполагается, что наличие радиационного охлаждения обеспечивает безопасный запас, превышающий основной механизм охлаждения, игнорируя подробное рассмотрение его воздействия. В большинстве случаев эффективная гипотеза заключается в том, что преобразователь будет более горячим, чем его окружение, и передача радиационной энергии поможет охладить его.

Однако в некоторых случаях близлежащие объекты (панели ПК, резисторы мощности и т. Д.) могут быть намного более горячими, чем преобразователи, и передача энергии чистого излучения может фактически увеличить температуру преобразователя.

Измерение относительного положения и расчетной температуры преобразователя и окружающих его компонентов является одним из методов прогнозирования потенциального воздействия радиационной передачи. При приближении тепловых компонентов к преобразователю использование вставного барьера обычно смягчает нежелательный эффект радиационного нагрева.

Провод

В большинстве применений тепло будет передаваться от основной пластины к соединенному радиатору или теплопроводному элементу. Тепло, передаваемое через интерфейс между базовой пластиной и соединительными элементами, приведет к снижению температуры, которую необходимо контролировать. Как показано на рисунке 20 - 2, интерфейс может быть смоделирован как « тепловое сопротивление», последовательно связанное с потоком рассеянной мощности. Температура фундамента будет суммой повышения температуры в интерфейсе и температуры элемента.

Фундамент прикреплен.

Без контроля повышение температуры на поверхности может быть очевидным. Площадь интерфейса должна быть максимально большой, а выравнивание поверхности соединительного элемента должно быть в пределах 5 метров. Для заполнения неровных поверхностей следует использовать тепловые комплексы или тепловые прокладки. При помощи соответствующих мер тепловое сопротивление поверхностного интерфейса может поддерживаться ниже 0,1ºC / Вт.

Многие приложения требуют, чтобы тепло передавалось через теплопроводные элементы от нижней пластины преобразователя к « удаленной» поверхности рассеяния. Полученная температура фундамента будет представлять собой совокупность температуры рассеянной поверхности, повышения температуры в теплопроводных элементах и повышения на границе двух поверхностей. Тепловое сопротивление проводящих элементов пропорционально их длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения и теплопроводности (рис. 20 - 3). Минимизация общего повышения температуры зависит от контроля сопротивления интерфейса, как описано выше, и управления тепловым сопротивлением передающего элемента путем правильного выбора материала и размера.

Конвекция

Конвективная теплопередача в воздух является обычным методом охлаждения конвертера Вико. "Свободная" или "естественная" конвекция означает тепловую передачу с рассеянной поверхности окружающему более холодному неподвижному воздуху; Принудительная конвекция означает передачу тепла в движущийся воздушный поток.

Модель конвективного охлаждения показана на рисунке 20 - 4. Температура фундамента зависит от температуры воздуха, общей мощности рассеяния и двух значений теплового сопротивления; тепловое сопротивление поверхностного интерфейса между фундаментом и радиатором и тепловое сопротивление радиатора воздуху. Сопротивление поверхностного интерфейса может быть минимизировано, как описано в проводимости. Сопротивление радиатора воздуху зависит от многих факторов, включая материал и геометрию радиатора, температуру воздуха, плотность воздуха и скорость потока воздуха. К счастью, данные о тепловом сопротивлении могут быть использованы для очень широкого спектра стандартных радиаторов в области свободной и принудительной конвекции. В следующих разделах содержатся рекомендации по свободному и принудительному конвективному охлаждению конвертеров Вико и настраиваемого оборудования.