Í mismunandi forritum geta verkfræðilegar ákvarðanir varðandi ákjósanlega lausn fyrir hitakökur verið háð kostnaði og afköstum. Fræðilega séð virðist auðvelt að fá vöruna með lægsta kostnaði til að uppfylla kröfur um frammistöðu. Reyndar velja viðskiptavinir oft að breyta frammistöðuforskriftum (með því að nota mismunandi flís) eða fórna einhverri frammistöðu (eins og niðurlægjandi flísum miðað við aðstæður) þegar þeir standa frammi fyrir háu verði.
Þessi grein ber saman nokkra hitavaska byggða á hitapípum/gufuhólfi fyrir frammistöðu og kostnaðarvísa:
Afköst: Notaðu FloTHERM CFD hugbúnaðarpakkann til að reikna út heildarafköst hitastigsins Δ T.
Kostnaður: Að því gefnu að lotustærðin sé nógu stór mun fjárfestingarkostnaður harða mótsins ekki endurspeglast í einingaverðinu. Að auki er einingarverð miðað við lægsta kostnaðarlausnina (1 sinnum, 1,1 sinnum osfrv.), þar sem að auka lotustærð mun lækka einingarkostnaðinn.
Hönnunarbreytur hitakólfs
Afl hitagjafa: 250 vött
Stærð hitagjafa: 30 x 30 mm
Hámarkshiti umhverfis: 25 gráður
Loftflæði: 40 rúmfet á mínútu (CFM)
Eimsvali: smellur á ugga stærð 115 * 85 * 65 mm
Við skulum byrja á grunnhönnuninni og kafa smám saman ofan í flókin ferli til að sjá hvernig frammistaða og kostnaður hefur áhrif á hönnun.
1. Hitapípa sem byggir á áli eða kopar
U-laga hitapípa úr áli
Þetta er hefðbundnasta hönnunin á hitapípuofni. Fjögur U-laga hitarör eru soðin við ál- eða koparbotn og síðan í snertingu við hitagjafa. Hiti verður fyrst að fara í gegnum botninn svo þeir geta náð hitapípunni.
Fyrir utan beygju voru engar aðrar aukaaðgerðir gerðar á 6 mm hitarörunum fjórum, þó að snertiflöturinn milli hitaröranna og botnsins í þessu dæmi sé örlítið flatur.
CFD af hitapípuhitara úr áli
FloThermal líkanið sýnir að hitastig hitastigsins er 53,9 gráður hærra en umhverfishitastigið (78,9 gráður -25 gráður =viðmiðunarhámarkshitastig - umhverfishitastig), og við notum þetta hitastig sem frammistöðuviðmið, með kostnaðarviðmið sem er skilgreint sem 1 skipti.
Ef þörf er á meiri afköstum er hægt að nota koparbotn í staðinn fyrir álbotn. Varmaleiðni kopargrunns er tvöfalt meiri en álgrunns, þannig að frammistaða kopargrunns er bætt um 2,3 gráður. Koparbotnhönnunin eykur kostnaðinn um 5% miðað við álbotninn og það er einnig lítilsháttar aukning á þyngd.
2. Bein snerting hitapípa heatsink ofn
Hitapípa ofn í beinni snertingu
Þessi hönnun gerir ráð fyrir beinni snertingu á milli hitagjafans og hitapípunnar og útilokar þar með hitadeyfandi grunn og tengiefni (lóðmálmur notað til að festa hitapípuna við grunninn). Hins vegar, til þess að fá nauðsynlega yfirborðssléttleika, verður hitapípan að vera vélvirk (afleidd aðgerð).
CFD of Direct Contact Heat Pipe Radiator
Vegna beinnar snertingar á milli hitapípunnar og hitagjafans hefur frammistaða þessarar hönnunar hitavasks verið bætt í 49,3 gráður, sem er 4,6 gráður hærra en viðmiðið og 2,3 gráður hærra en hönnunin með koparbotni. Hins vegar krefst það viðbótarvinnslu á grunni (innfelling gróp hitapípunnar) og vinnslu hitapípunnar, sem er 1,1 sinnum kostnaður við viðmiðunarhönnun (10% dýrari).
3. U-laga einsleit hitastigsplata hita vaskur
U-laga einsleit hitastigsplata hitavaskur
Þessi lausn kemur í stað fjögurra 6mm hitaröra fyrir eitt U-laga gufuhólf. Hvað hönnun varðar, er það mest svipað og hitapípuhitaskápur með beinum snertingu, sem báðir gera hitagjafanum kleift að komast í beina snertingu við tveggja fasa íhlutina. Það sem skiptir máli við að velja þessa hönnun er hvort birgir hitaveitunnar geti framleitt samþætt gufuhólf, þar sem ekki er hægt að beygja hefðbundna tvíþætta hönnun í U-form.
CFD af U-laga einsleitri hitaplötu hitavaski
Í samanburði við hönnun hitapípu með beinum snertingu hefur afköst vc-hitapípulausnarinnar batnað um 21,5% (11,6 gráður), en kostnaðurinn hefur aðeins aukist um 4,55%. Hins vegar leiddi aukningin á veggþykkt vc-hitakerfis til þess að þyngd hitastigsins jókst um það bil 75g.
4. 3D samræmt hitastig diskur hita vaskur
3D einsleit hitastigsplata hitavaskur
Í þessari hönnun er hitadrepandi botnplatan gufuhólf sem deilir gufugangi með lóðréttu eimsvala hitapípunni. Á framleiðslustiginu eru 8 opnar hitarör lóðaðar í gufuhólfsplötu með opum; Gufuhólfið er í beinni snertingu við hitagjafann, dreifir hita jafnt meðfram XY planinu og dreifir hita til ugganna í gegnum lóðrétt hitapípur.
CFD af 3D hitavaski með gufuhólfi
Þessi hönnun hefur bestu frammistöðu, en kostnaðurinn er hár. Miðað við nánasta keppinaut sinn, U-laga vc heatsink plötuhönnun, hefur hitastig hennar lækkað um næstum 2 gráður (afköst hafa aukist um 4,9%), en verð hennar hefur tvöfaldast (hækkað um 117%).
Hins vegar skal tekið fram að þetta mál dró ekki fyllilega fram hugsanlega kosti 3D gufuhólfshönnunar. Þegar nauðsynleg botnplötustærð eykst eykst einnig frammistöðumunurinn á þessari lausn og U-laga gufuhólfsplötuhönnun.
samantekt
Taflan hér að neðan sýnir að með því að skipta um efni eða tveggja fasa íhluti hitauppsláttar getur það náð töluverðum framförum. Frá viðmiðun á áli byggt hita vaskur til 3D vc heatsink disk lausn, árangur hefur verið bætt um 17 gráður, en kostnaður hefur aukist um 150%.
Samanburður á afköstum ofna og kostnaði
Með því að skipta um grunninn fyrir koparefni með sterkari hitaleiðni eða láta hitapípuna í beinni snertingu við varmagjafann er hægt að ná hóflegum afköstum upp á um 7% -15% og kostnaðarauka (miðað við viðmiðið) .
Hönnunin með besta heildargildið miðað við notkunarfæribreytur getur verið gufuhólfshitavaskur. Þrátt fyrir að það sé 15% dýrara en viðmiðunarverðið, hefur árangur þess batnað um 28% (um 15,2 gráður).
maq per Qat: 250w heatsinks með hitapípum / gufuhólf, Kína, birgjar, framleiðendur, verksmiðja, sérsniðið, ókeypis sýnishorn, framleitt í Kína
