250w kjøleribber med varmerør / dampkammer

I forskjellige applikasjoner kan ingeniørbeslutninger angående den optimale løsningen for kjøleribber avhenge av kostnad og ytelse. I teorien virker det enkelt å få det billigste produktet for å oppfylle ytelseskravene. Faktisk velger kunder ofte å endre ytelsesspesifikasjoner (ved å bruke forskjellige brikker) eller ofre noe ytelse (som for eksempel nedbrytende brikker basert på forhold) når de møter høye priser.

Denne artikkelen sammenligner flere kjøleribber basert på varmerør/dampkammer for ytelses- og kostnadsindikatorer:
Ytelse: Bruk FloTHERM CFD-programvarepakken til å beregne den generelle ytelsen til kjøleribben Δ T.
Kostnad: Forutsatt at batchstørrelsen er stor nok, vil investeringskostnaden for den harde formen ikke reflekteres i enhetsprisen. I tillegg er enhetsprisen i forhold til den laveste kostnadsløsningen (1 ganger, 1,1 ganger osv.), da en økning av batchstørrelsen vil senke enhetskostnaden.

Designparametere for kjøleribbe
Varmekildeeffekt: 250 watt
Varmekildestørrelse: 30 x 30 mm
Maksimal omgivelsestemperatur: 25 grader
Luftstrøm: 40 kubikkfot per minutt (CFM)
Kondensator: snap på finne størrelse 115 * 85 * 65 mm

La oss starte med det mest grunnleggende designet og gradvis fordype oss i komplekse prosesser for å se hvordan ytelse og kostnader påvirkes av design.
1. Aluminium eller kobberbasert varmerør kjøleribbe

U-formet varmerør i aluminiumsbunn

Dette er den mest tradisjonelle utformingen av en varmerørradiator. Fire U-formede varmerør er sveiset til en aluminium- eller kobberbase og deretter i kontakt med en varmekilde. Varmen må først passere gjennom basen, så kan de nå varmerøret.
Bortsett fra bøying ble det ikke utført andre sekundære operasjoner på de fire 6 mm varmerørene, selv om kontaktområdet mellom varmerørene og basen i dette eksemplet er litt flatt.
 

CFD av varmerørradiator i aluminium

FloThermal-modellen viser at kjøleribbetemperaturen er 53,9 grader høyere enn omgivelsestemperaturen (78,9 grader -25 grader =referanse maksimumstemperatur - omgivelsestemperatur), og vi bruker denne temperaturen som ytelsesreferanse, med en kostnadsreferanse definert som 1 gang.
Hvis høyere ytelse er nødvendig, kan en kobberbase brukes i stedet for en aluminiumsbase. Den termiske ledningsevnen til kobberbasen er det dobbelte av aluminiumsbasen, så ytelsen til kobberbasen er forbedret med 2,3 grader. Kobberbasedesignet øker kostnadene med 5 % sammenlignet med aluminiumsbasen, og det er også en liten økning i vekt.

2. Direkte kontakt varmerør heatsink radiator
 

Direkte kontakt varmerør radiator

Denne utformingen tillater direkte kontakt mellom varmekilden og varmerøret, og eliminerer dermed de varmeabsorberende base- og grensesnittmaterialene (loddemetall som brukes til å feste varmerøret til basen). Men for å oppnå nødvendig overflateglathet må varmerøret maskineres (sekundær drift).

CFD for varmerørradiator med direkte kontakt

På grunn av direkte kontakt mellom varmerøret og varmekilden, er ytelsen til denne designen av kjøleribben forbedret til 49,3 grader, som er 4,6 grader høyere enn standarden og 2,3 grader høyere enn designet med en kobberbase. Imidlertid krever det ytterligere behandling av basen (innstøping av riller i varmerøret) og behandling av varmerøret, som er 1,1 ganger kostnaden for benchmark-designet (10% dyrere).

3. U-formet kjøleribbe med jevn temperatur

U-formet kjøleribbe med jevn temperaturplate

Denne løsningen erstatter fire 6 mm varmerør med et enkelt U-formet dampkammer. Designmessig ligner den mest på en varmeleder med direkte kontakt, som begge lar varmekildens CPU komme i direkte kontakt med tofasekomponentene. Den viktige vurderingen for å velge dette designet er om kjøleribbeleverandøren kan produsere et integrert dampkammer, da tradisjonelle todelte design ikke kan bøyes til en U-form.

CFD av U-formet varmeavleder med jevn temperatur

Sammenlignet med varmerørdesignet med direkte kontakt, har ytelsen til vc heatsink-løsningen forbedret seg med 21,5 % (11,6 grader), mens kostnadene bare har økt med 4,55 %. Økningen i veggtykkelsen til vc-kjøleribben resulterte imidlertid i en økning på ca. 75g i vekten til radiatoren.

4. 3D jevn temperatur plate kjøleribbe

3D jevn temperatur plate kjøleribbe

I denne utformingen er den varmeabsorberende bunnplaten et dampkammer som deler en damppassasje med det vertikale kondensatorvarmerøret. Under produksjonsfasen loddes 8 åpne varmerør til en dampkammerplate med åpninger; Dampkammeret er i direkte kontakt med varmekilden, jevnt fordeler varmen langs XY-planet, og sprer varme til finnene gjennom vertikale varmerør.

CFD av 3D kjøleribbe med dampkammer

Denne designen har den beste ytelsen, men kostnaden er høy. Sammenlignet med dens nærmeste konkurrent, den U-formede vc-kjøleplaten, har temperaturen sunket med nesten 2 grader (ytelsen har økt med 4,9%), men prisen har doblet seg (økt med 117%).
Det skal imidlertid bemerkes at denne saken ikke helt fremhevet de potensielle fordelene med 3D-dampkammerdesign. Etter hvert som den nødvendige bunnplatestørrelsen øker, øker også ytelsesforskjellen mellom denne løsningen og den U-formede dampkammerplatedesignen.

sammendrag
Tabellen nedenfor viser at endring av materialet eller tofasekomponentene til kjøleribben kan oppnå en betydelig ytelsesforbedring. Fra standard aluminiumbasert kjøleribbe til 3D vc kjøleribbe-plateløsning, er ytelsen forbedret med 17 grader, men kostnadene har økt med 150%.
 

Sammenligning av radiatorytelse og kostnad

Ved å erstatte basen med kobbermateriale med sterkere varmeledningsevne eller gjøre varmerøret i direkte kontakt med varmekilden, kan en moderat ytelsesforbedring på ca. 7 % -15 % og kostnadsøkning (i forhold til referansen) oppnås. .
Designet med den beste totale verdien gitt applikasjonsparametrene kan være en dampkammers kjøleribbe. Selv om den er 15 % dyrere enn referanseprisen, har ytelsen forbedret seg med 28 % (med 15,2 grader).

Populære tags: 250w kjøleribber med varmerør / dampkammer, Kina, leverandører, produsenter, fabrikk, tilpasset, gratis prøve, laget i Kina