وظیفه رادیاتور چیست؟

رادیاتور یک وسیله الکترونیکی است که از ماده ای ساخته شده است که گرما را به خوبی هدایت می کند و اغلب برای دفع گرمای ناخواسته به یک دستگاه الکترونیکی متصل می شود. برای خنک کردن اجزای مدار با اتلاف گرمای اضافی برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، خرابی زودرس و افزایش قابلیت اطمینان و عملکرد قطعه استفاده می شود.

عملکرد رادیاتور بر اساس قانون گرما فوریه است. هرگاه شیب درجه حرارت در یک جسم وجود داشته باشد، گرما از دمای بالاتر به مناطق با دمای پایین تر منتقل می شود. سه راه مختلف انتقال گرما از طریق تشعشع، همرفت یا رسانش است.

هرگاه دو جسم در دماهای مختلف با هم تماس پیدا کنند، هدایت گرما رخ می دهد. این شامل برخورد بین مولکولهای سریع از یک جسم داغتر و مولکولهای کندتر از یک جسم سردتر است. این منجر به انتقال انرژی از جسم داغ به جسم سردتر می شود. بنابراین یک هیت سینک گرما را با رسانش و همرفت از یک جزء با دمای بالا مانند ترانزیستور به یک محیط با دمای پایین مانند هوا، روغن، آب یا هر محیط مناسب دیگری منتقل می کند.

رادیاتور چیست

دو نوع رادیاتور وجود دارد، رادیاتور غیرفعال و رادیاتور فعال.

1. هیت سینک های فعال از فن های خنک کننده یا دمنده ها برای دفع گرما از هیت سینک استفاده می کنند. اینها خواص خنک کنندگی بسیار خوبی دارند اما به دلیل متحرک قطعات نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند.

2. سینک های حرارتی غیرفعال از هیچ فن استفاده نمی کنند و قطعات متحرک ندارند و باعث اطمینان بیشتر آنها می شود.

رادیاتورها را می توان بر اساس طراحی فیزیکی و شکل آنها، مواد مورد استفاده و غیره طبقه بندی کرد. رادیاتورهای معمولی عبارتند از:

رادیاتورها به عنوان مبدل حرارتی عمل می کنند و معمولاً طوری طراحی می شوند که حداکثر سطح در تماس با یک محیط خنک کننده مانند هوا را داشته باشند. عملکرد به ویژگی های فیزیکی مانند مواد مورد استفاده، عملیات سطح، طراحی بیرون زده، سرعت جریان هوا و روش های اتصال بستگی دارد. خمیرهای حرارتی، ترکیبات و نوارهای رسانا برخی از موادی هستند که بین سطح هیت سینک یک جزء و سطح هیت سینک برای بهبود انتقال حرارت و در نتیجه عملکرد هیت سینک استفاده می شوند.

فلزات با رسانایی حرارتی عالی مانند الماس، مس و آلومینیوم کارآمدترین سینک های حرارتی را می سازند. با این حال، آلومینیوم به دلیل هزینه کمتر، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

سایر عوامل موثر بر عملکرد رادیاتور عبارتند از:

1. مقاومت حرارتی

2. جریان هوا

3. مقاومت در برابر حجم

4. چگالی باله

5. فاصله باله

6. عرض

7. طول

هیت سینک برای خنک کردن انواع قطعات الکترونیکی استفاده می شود که قابلیت اتلاف حرارت کافی برای دفع تمام گرمای اضافی را ندارند. این دستگاه ها عبارتند از:

ترانزیستورهای قدرت، تریستورها و سایر وسایل سوئیچینگ

دیود

مدار مجتمع

پردازنده CPU

پردازنده گرافیکی

رادیاتورها در انواع و اندازه های مختلف برای کاربردهای مختلف تولید می شوند. رایج ترین نوع رادیاتور، رادیاتور پره ای است که از چندین پره فلزی نازک به هم متصل می شود. این باله ها برای خنک شدن بهتر سطح سطح را افزایش می دهند. انواع دیگر هیت سینک ها عبارتند از پره های پین، رادیاتورهای باله ای متقاطع، رادیاتورهای پره ای و رادیاتورهای صفحه تخت.

رادیاتور خودرو هم به عنوان ذخیره آب و هم به عنوان دفع گرما عمل می کند. رادیاتور بخش عمده ای از سیستم خنک کننده است و هدف آن محافظت از موتور در برابر آسیب های ناشی از گرمای بیش از حد است. اصل رادیاتور استفاده از هوای سرد برای کاهش دمای مایع خنک کننده خروجی از موتور در رادیاتور است. رادیاتور متعلق به سیستم خنک کننده خودرو است. رادیاتور در سیستم خنک کننده آب موتور از سه قسمت تشکیل شده است: محفظه ورودی آب، محفظه خروجی آب، صفحه اصلی و هسته رادیاتور. رادیاتور مایع خنک کننده ای را که به دمای بالا رسیده است خنک می کند. هنگامی که لوله ها و پره های رادیاتور در معرض جریان هوای تولید شده توسط فن خنک کننده و حرکت خودرو قرار می گیرند، مایع خنک کننده در رادیاتور سرد می شود.

برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد موتور، اجزای اطراف محفظه احتراق (لاینرهای سیلندر، سرسیلندرها، سوپاپ ها و غیره) باید به خوبی خنک شوند. به منظور اطمینان از اثر خنک کننده، سیستم خنک کننده خودرو به طور کلی از رادیاتور، ترموستات، پمپ آب، کانال آب سیلندر، کانال آب سر سیلندر، فن و غیره تشکیل شده است. رادیاتور مسئول خنک کردن آب در گردش است. لوله های آب و هیت سینک آن بیشتر از آلومینیوم ساخته شده است. لوله های آب آلومینیومی به شکل صاف و سینک های حرارتی موجدار هستند. به عملکرد اتلاف گرما توجه کنید. جهت نصب عمود بر جهت جریان هوا است. سعی کنید مقاومت در برابر باد باید کم باشد و راندمان خنک کننده باید بالا باشد. مایع خنک کننده در داخل هسته رادیاتور جریان دارد و هوا از خارج از هسته رادیاتور عبور می کند. خنک کننده داغ با دفع گرما به هوا سرد می شود و هوای سرد با جذب گرمای ساطع شده از خنک کننده گرم می شود، بنابراین رادیاتور یک مبدل حرارتی است.

هیت سینک وسیله ای است که برای مدیریت گرمای تولید شده توسط قطعات الکترونیکی استفاده می شود. آنها معمولاً از فلز یا آلومینیوم ساخته می شوند و هدف اصلی آنها دفع گرما از عنصری است که به آن متصل است. هیت سینک‌ها با پره‌ها، کانال‌ها یا شیارهایی طراحی می‌شوند تا سطح سطح را افزایش دهند تا به انتقال گرما از قطعه به محیط اطراف کمک کنند. رادیاتورها در اندازه‌ها و شکل‌های مختلفی برای کاربردهای مختلف تولید می‌شوند.

سینک های حرارتی جزء ضروری هر سیستم الکترونیکی هستند زیرا خنک کنندگی بهتر و عملکرد بهتر را امکان پذیر می کنند. با دفع گرما از عنصر، المنت می تواند خنک بماند و بدون ترس از آسیب ناشی از گرمای بیش از حد، با حداکثر کارایی کار کند. رادیاتورها همچنین سطح سر و صدا و ارتعاش را با حذف گرما از قطعات و وارد محیط زیست کاهش می دهند.

رادیاتور جزء کلیدی سیستم خنک کننده موتور است. نقش اصلی آن پخش ترکیبی از ضد یخ و آب در سرتاسر باله های آن است که مقداری از گرمای موتور را آزاد می کند در حالی که هوای خنک قبل از عبور از بقیه موتور ادامه می یابد.

رادیاتور یک مبدل حرارتی است که برای انتقال انرژی حرارتی از یک محیط به رسانه دیگر به منظور سرمایش و گرمایش استفاده می شود. اکثر رادیاتورها برای عملکرد در خودروها، ساختمان ها و وسایل الکترونیکی ساخته شده اند.

رادیاتور همیشه منبع گرما برای محیط خود است، اگرچه این ممکن است برای گرم کردن محیط یا برای خنک کردن سیال یا خنک کننده عرضه شده به آن، مانند خنک کننده موتور خودرو و برج های خنک کننده خشک HVAC باشد. با وجود نام، اکثر رادیاتورها قسمت عمده گرمای خود را به جای تابش حرارتی از طریق همرفت انتقال می دهند

در برخی از کاربردها، نصب رادیاتورها ممکن است گران و دشوار باشد. علاوه بر این، اگر اندازه مناسبی برای کاربرد نداشته باشد، ممکن است هیت سینک به درستی تمام گرمای تولید شده توسط قطعه را دفع نکند. توجه به این نکته نیز ضروری است که برخی از قطعات به تغییرات دما حساس هستند، بنابراین هنگام انتخاب یک هیت سینک برای این نوع قطعات باید دقت کرد.

به بیان ساده، رادیاتور جسمی است که گرما را از یک منبع گرما پخش می کند. آنها همچنین بر روی رایانه ها، پخش کننده های DVD و سایر دستگاه های قابل حمل نصب می شوند. هنگامی که به یک مکانیسم ساده فکر می کنید که نحوه کار یک رادیاتور را نشان می دهد، می توانید یک رادیاتور نصب شده روی یک ماشین را تصور کنید. رادیاتور گرما را از موتور ماشین شما می گیرد. به همین ترتیب، یک هیت سینک گرما را از مثلاً CPU رایانه شخصی شما می گیرد. مکانیسم کار رادیاتور ارتباط نزدیکی با هدایت گرما دارد. تا زمانی که دو جسم با دماهای متفاوت در تماس باشند، هدایت گرما رخ می دهد.

این شامل برخورد بین مولکولهای سریع جسم داغتر و مولکولهای کندتر شیء سردتر است. این همچنین منجر به انتقال انرژی از جسم گرم به جسم سرد می شود. بنابراین، هیت سینک حرارت را از اجزای با دمای بالا (مانند ترانزیستورها) به محیط های با دمای پایین (مانند هوا، روغن، آب یا هر محیط مناسب دیگری) از طریق رسانایی و همرفت منتقل می کند.

یک هیت سینک یک رسانای حرارتی دارد که گرما را از منبع گرما به پره ها یا پین ها منتقل می کند و سطح بزرگی را برای پخش گرما در بقیه قسمت های رایانه فراهم می کند. به همین دلیل است که هیت سینک ها برای به حداکثر رساندن سطح در تماس با محیط خنک کننده اطراف طراحی شده اند. بنابراین، عملکرد رادیاتور به سرعت هوا، مواد، طراحی برآمدگی و عملیات سطح بستگی دارد. این واقعیت ما را به نوآوری در انواع، مواد و ساخت رادیاتورها سوق می دهد.

رادیاتورهای لوله حرارتی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع رادیاتور می تواند کارایی اتلاف گرما را در بسیاری از تجهیزات و دستگاه های پرقدرت بهبود بخشد. به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد و می توان از آن در SVG، مبدل های فرکانس، اینورتر، منابع انرژی جدید و غیره استفاده کرد.

مس اغلب به عنوان یک ماده اصلی استفاده می شود و هدایت حرارتی آن دو برابر آلومینیوم با رسانایی حرارتی تقریباً 400W/m-K است. از آنجایی که مس از نظر هدایت حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی خواص سینک حرارتی بسیار خوبی دارد، اتلاف حرارت عالی، سریع و کارآمد را فراهم می کند. اما در مورد معایب، مس سه برابر سنگین تر از آلومینیوم است و قیمت آن بسیار بالا است. همچنین تشکیل آن از آلومینیوم دشوارتر است.

آلومینیوم ماده ای بسیار سبک و ارزان است که رسانایی حرارتی بالایی دارد و برای اکثر سینک های حرارتی ایده آل است. هنگامی که آلومینیوم در ورق های نازک استفاده می شود ممکن است از نظر ساختاری فلز قوی تری باشد. اما توانایی آلومینیوم برای هدایت گرما که به عنوان هدایت حرارتی شناخته می شود، تقریباً نصف مس است. این نقطه ضعف فاصله ای را که گرما می تواند از منبع گرما در پایین رادیاتور حرکت کند یا هدایت کند، محدود می کند