مشتت حراري مع أنبوب حراري

المشتت الحراري مع أنبوب الحرارة هو مشتت حراري بتقنية أنبوب الحرارة المتكاملة، والذي يستخدم لتحسين كفاءة تبديد الحرارة وهو مناسب بشكل خاص للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة مثل أجهزة الكمبيوتر ومصابيح LED والخوادم والمعدات الصناعية. يجمع هذا المشتت الحراري بين أنابيب الحرارة (أنبوب الحرارة) والمشتتات الحرارية التقليدية (المشتت الحراري)، مما ينقل الحرارة الناتجة عن المعدات بشكل فعال من مصدر الحرارة إلى سطح المشتت الحراري، ويبدد الحرارة في الهواء عن طريق الحمل الحراري والإشعاع.

عملية التصنيع

تصميم وتصنيع الأنابيب الحرارية

هيكل أنبوب الحرارة: عادة ما تكون أنابيب الحرارة مصنوعة من مواد النحاس أو الألومنيوم، ويتم ملء الأنبوب بسائل العمل. بعد تبخر السائل، ينقل الحرارة من أحد طرفي مصدر الحرارة، ويتكثف إلى سائل، ويتدفق مرة أخرى إلى الطرف البارد من خلال هيكل الشعيرات الدموية.

عملية تصنيع الأنابيب الحرارية: تتضمن عملية تصنيع الأنابيب الحرارية عادةً معالجة الأنابيب النحاسية، وطلاء الجدار الداخلي للسائل العامل، والختم المضغوط، والحقن بالفراغ، وما إلى ذلك، لضمان أن السائل العامل في الأنبوب الحراري يمكن أن يتبخر ويتكثف بشكل فعال عند درجات حرارة عالية.

طحن ومعالجة سطح المبرد

يتكون جزء المبرد عادة من مادة سبائك الألومنيوم، ويتم معالجة زعانف تبديد الحرارة المتعددة من خلال عمليات الطحن والختم CNC لزيادة مساحة تبديد الحرارة إلى أقصى حد.

بعد ذلك يتم معالجة السطح، مثل الأكسدة أو الرش أو الطلاء، لتحسين مقاومته للتآكل والتوصيل الحراري.

توصيل أنبوب الحرارة إلى المشتت الحراري

اللحام أو الضغط الساخن: يتم توصيل أنبوب الحرارة بالمشتت الحراري عن طريق اللحام أو الضغط الساخن لضمان أن أنبوب الحرارة يمكنه نقل الحرارة بشكل فعال من مصدر الحرارة إلى المشتت الحراري.

الاختبار ومراقبة الجودة

سيخضع مشعاع الأنابيب الحرارية المكتمل لاختبارات جودة صارمة، بما في ذلك اختبار المعلمات مثل التوصيل الحراري وأداء تبديد الحرارة ومقاومة الضغط لضمان استقراره في ظل بيئة ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع.

دقة

قطر وطول أنبوب الحرارة: يتراوح قطر أنبوب الحرارة عادةً بين 6 مم و12 مم، ويمكن تخصيص الطول وفقًا لاحتياجات محددة. يجب أن تكون الدقة في حدود ±0.1 مم لضمان الدورة الفعالة للسائل العامل داخل أنبوب الحرارة.

تباعد الزعانف: يحدد تباعد المشتت الحراري تأثير تبديد الحرارة، وعادة ما يكون من 1 مم إلى 5 مم، كما يجب أن تكون الدقة أيضًا في حدود ±0.1 مم.

المقاومة الحرارية: تتراوح المقاومة الحرارية لمبرد أنبوب الحرارة عادة بين 0.2 درجة مئوية/وات و2 درجة مئوية/وات، وتعتمد القيمة المحددة على تصميم المبرد والمواد المستخدمة. وكلما انخفضت المقاومة الحرارية، زادت كفاءة تبديد الحرارة.

الموصلية الحرارية: تحدد الموصلية الحرارية للمشتت الحراري وأنبوب الحرارة كفاءة نقل الحرارة. عادة ما تكون الموصلية الحرارية لمواد سبائك الألومنيوم حوالي 200-220 واط/م·ك، والموصلية الحرارية للنحاس أعلى، حتى 380 واط/م·ك.

معالجة السطح

الأكسدة: هذه طريقة شائعة لمعالجة الأسطح للمواد المصنوعة من الألومنيوم، والتي يمكنها تحسين مقاومة التآكل والصلابة والتوصيل الحراري لسبائك الألومنيوم. سيتشكل فيلم أكسيد كثيف على سطح الألومنيوم المؤكسد، مما يحسن بشكل فعال تأثير تبديد الحرارة.

الرش: من خلال عملية الرش، يتم تطبيق طلاء ذو توصيل حراري جيد على سطح المشتت الحراري. لا تعمل هذه العملية على تحسين تأثير تبديد الحرارة فحسب، بل تعمل أيضًا على تعزيز مقاومة التآكل.

الطلاء: يتم استخدام مواد طلاء خاصة، مثل الجرافين وأنابيب الكربون النانوية ومواد أخرى، لتحسين التوصيل الحراري بشكل أكبر.

طلاء المعادن: على سبيل المثال، طلاء النيكل، طلاء الفضة، وما إلى ذلك. يمكن لهذه العمليات زيادة مقاومة أكسدة المبرد، وتقليل التآكل، وتحسين الاستقرار بعد الاستخدام طويل الأمد.

مجالات التطبيق

المنتجات الإلكترونية: بما في ذلك معالجات الكمبيوتر (CPU)، وبطاقات الرسوميات، وأجهزة الألعاب، وأجهزة التوجيه وغيرها من المعدات، ومناسبة بشكل خاص لتبديد الحرارة للمكونات الإلكترونية عالية الأداء وعالية الطاقة.

إضاءة LED: أصبحت متطلبات تبديد الحرارة لمصابيح LED أعلى فأعلى. يمكن لمشعات الأنابيب الحرارية تقليل درجة حرارة تشغيل مصابيح LED بشكل فعال وإطالة عمرها الافتراضي.

الخوادم ومراكز البيانات: تتطلب الأجهزة الإلكترونية المتكاملة عالية الكثافة، مثل الخوادم، متطلبات تبديد الحرارة بالغة الأهمية. يمكن لمشعات الأنابيب الحرارية منع ارتفاع درجة الحرارة بشكل فعال والتسبب في فشل المعدات.

إلكترونيات السيارات: في المركبات الكهربائية والمركبات الهجينة والمركبات التقليدية، يمكن استخدام مشعات الأنابيب الحرارية في أنظمة إدارة البطاريات وأنظمة التحكم في المحرك والأجهزة الإلكترونية الأخرى.

المعدات الصناعية: في معدات التشغيل الآلي والمعدات الطبية ومعدات الاتصالات، غالبًا ما يتم استخدام مشعات الأنابيب الحرارية لضمان التشغيل المستقر للمعدات تحت الحمل العالي.

كيفية الصيانة والمحافظة عليها

التنظيف المنتظم: تكون مشعات الأنابيب الحرارية عرضة لتراكم الغبار، وخاصة الفجوة بين زعانف التبريد. قم بتنظيف الغبار والحطام على سطح المشعات بانتظام للحفاظ على تأثير تبديد الحرارة. استخدم فرشاة ناعمة أو هواء مضغوط للتنظيف، وتجنب استخدام الماء أو المنظفات شديدة التآكل.

فحص توصيل أنبوب الحرارة: يعد الاتصال بين أنبوب الحرارة ومبدد الحرارة مفتاح التوصيل الحراري. من الضروري التحقق بانتظام من ثبات اللحام أو توصيل الضغط الساخن لتجنب سوء الاتصال وتقليل تأثير تبديد الحرارة.

تجنب الصدمات المفرطة: على الرغم من أن مبرد أنبوب الحرارة قوي، إلا أنه من الضروري تجنب الصدمات أو الضغط عالي الكثافة لمنع أنبوب الحرارة من الكسر أو التسرب.

التحكم في درجة الحرارة المحيطة: تأكد من أن درجة الحرارة المحيطة بالمعدات تقع ضمن النطاق الموصى به لتجنب ارتفاع درجة حرارة المعدات، وخاصة عند استخدامها في بيئة ذات درجة حرارة عالية، للتأكد من عدم زيادة تحميل مشعاع أنبوب الحرارة.

تجنب تسرب السوائل: يتم ملء أنبوب الحرارة بسائل العمل. بمجرد كسر أنبوب الحرارة أو تسربه، سيتم تقليل أداء تبديد الحرارة بشكل كبير. أثناء الصيانة، يجب توخي الحذر لتجنب ملامسة الأشياء الحادة لأنبوب الحرارة.

احتياطات

اتجاه التركيب: يعد موضع تركيب مبرد أنبوب الحرارة واتجاهه أمرًا بالغ الأهمية. عند التركيب، تأكد من أن نهاية التبخير لأنبوب الحرارة تواجه مصدر الحرارة ونهاية التكثيف تواجه زعانف تبديد الحرارة. سيؤثر اتجاه التركيب الخاطئ على كفاءة عمل أنبوب الحرارة.

الحمل المناسب ودرجة حرارة التشغيل: يتمتع مبرد الأنابيب الحرارية بقدرة تحمل حمل حراري معين. عند استخدامه، من الضروري اتباع نطاق درجة حرارة التشغيل الذي توفره الشركة المصنعة لتجنب تجاوز معلمات التصميم.

اختيار المواد: بالنسبة لمجالات التطبيق المختلفة، يجب اختيار مواد الأنابيب الحرارية ومواد المشتت الحراري المناسبة وفقًا للاحتياجات المحددة. على سبيل المثال، في البيئات المسببة للتآكل، يجب اختيار مواد ذات مقاومة أقوى للتآكل، مثل سبائك الألومنيوم المطلية بالنيكل أو مواد النحاس.

تجنب التشغيل في درجات حرارة عالية: قد يؤدي التشغيل طويل الأمد في بيئات ذات درجات حرارة عالية للغاية إلى تقليل كفاءة تبخر السائل العامل داخل أنبوب الحرارة، مما يؤثر على تأثير تبديد الحرارة. لذلك، يجب إبقاء المعدات في درجات حرارة عالية لفترة طويلة.

شهادة الجودة: عند شراء مشعات الأنابيب الحرارية، يجب اختيار المنتجات الحاصلة على شهادة الجودة لضمان استقرار المبرد وسلامته على المدى الطويل.

تعتبر مشعات الأنابيب الحرارية حلاً متكاملاً للغاية لتبديد الحرارة يمكنه تحسين كفاءة نقل الحرارة وتبديدها بشكل فعال. تعد دقتها ومعالجة السطح واختيار المواد والصيانة المعقولة هي المفتاح لضمان أدائها. مع التحسين المستمر لمتطلبات تبديد الحرارة للمعدات الإلكترونية والتطبيقات الصناعية، سيتم استخدام مشعات الأنابيب الحرارية على نطاق واسع في المستقبل.