Эффективность радиаторов мощных матриц
Добавлено: 21 окт 2016, 20:02
Расчеты проводились при помощи CAE системы (полнофункциональная инженерная система), в основе которой лежит метод конечных элементов .
Сравнение работы радиаторов классического исполнения и ТТ (тепловая трубка) вместо основания ,проводилось для различных плотностей теплового потока от источника тепловыделения. Для этого рассматривались три пары радиаторов. Первая пара радиаторов анализировалась при тепловой нагрузке 45 Вт, вторая и третья пара соответственно при 150 и 300 Вт.
В качестве модели радиатора с ТТ в первой паре радиаторов, рассматривался радиатор, используемый в светодиодной лампе КВАЗАР250/60. Радиаторы с ТТ во второй и третьей паре отличаются от радиатора с ТТ из первой пары увеличенной площадью оребрения и производительностью ТТ пропорционально увеличению мощности тепловой нагрузки относительно 45 Вт. Рассмотренное значение тепловой нагрузки 45 Вт соответствует мощности тепловыделения светодиодной матрицы, используемой в светодиодной лампе КВАЗАР-250/60 в рабочем режиме.
Модели радиаторов классического исполнения строились максимально схожими с моделями радиаторов с ТТ внутри каждой пары радиаторов. Геометрические модели первой пары радиаторов представлены на рисунке.
Геометрические модели первой пары радиаторов
а – с ТТ вместо основания,
б – классического исполнения
1 – поверхность контакта со светодиодной матрицей,
2 – площадка зоны испарения ТТ,
3 – ребра радиаторов,
4 – основание радиатора,
5 – ТТ
Площадки зон испарения ТТ и ребра радиаторов в моделях радиаторов с ТТ выполнены из деформируемого сплава алюминия АМц. Согласно данным производителя ТТ номинальная мощность теплового отведения одной ТТ диаметром 6 мм составляет 15 Вт. Экспериментальные измерения показали, что в наихудшем ориентировании ТТ (работа капиллярных сил фитиля направлена против сил гравитации) ее мощность теплового отведения составляет 6 Вт, а перепад температур между концами трубки составляет 3 К. Теплофизические свойства ТТ в расчетных моделях задавались на основании экспериментальных данных при наихудшем ориентировании ТТ.
Модели радиаторов классического исполнения выполнены из литьевого сплава алюминия АК12 (силумин). Выбор материала радиаторов обусловлен технологией, применяемой в серийном производстве радиаторов сложной формы.
Зависимости перегревов поверхностей контакта радиаторов со светодиодными матрицами над окружающей средой от плотности теплового потока
Зависимость эффективности работы радиаторов с ТТ над работой радиатора классического исполнения
Согласно полученным результатам, очевидно, что радиаторы с ТТ эффективнее отводят тепловой поток от источника тепловыделения, чем радиаторы классического исполнения на всем диапазоне рассмотренных тепловых нагрузках. Наблюдается тенденция увеличения эффективности применения ТТ в конструкциях радиаторов при увеличении плотности теплового потока от источника тепловыделения.
Сравнение работы радиаторов классического исполнения и ТТ (тепловая трубка) вместо основания ,проводилось для различных плотностей теплового потока от источника тепловыделения. Для этого рассматривались три пары радиаторов. Первая пара радиаторов анализировалась при тепловой нагрузке 45 Вт, вторая и третья пара соответственно при 150 и 300 Вт.
В качестве модели радиатора с ТТ в первой паре радиаторов, рассматривался радиатор, используемый в светодиодной лампе КВАЗАР250/60. Радиаторы с ТТ во второй и третьей паре отличаются от радиатора с ТТ из первой пары увеличенной площадью оребрения и производительностью ТТ пропорционально увеличению мощности тепловой нагрузки относительно 45 Вт. Рассмотренное значение тепловой нагрузки 45 Вт соответствует мощности тепловыделения светодиодной матрицы, используемой в светодиодной лампе КВАЗАР-250/60 в рабочем режиме.
Модели радиаторов классического исполнения строились максимально схожими с моделями радиаторов с ТТ внутри каждой пары радиаторов. Геометрические модели первой пары радиаторов представлены на рисунке.
Геометрические модели первой пары радиаторов
а – с ТТ вместо основания,
б – классического исполнения
1 – поверхность контакта со светодиодной матрицей,
2 – площадка зоны испарения ТТ,
3 – ребра радиаторов,
4 – основание радиатора,
5 – ТТ
Площадки зон испарения ТТ и ребра радиаторов в моделях радиаторов с ТТ выполнены из деформируемого сплава алюминия АМц. Согласно данным производителя ТТ номинальная мощность теплового отведения одной ТТ диаметром 6 мм составляет 15 Вт. Экспериментальные измерения показали, что в наихудшем ориентировании ТТ (работа капиллярных сил фитиля направлена против сил гравитации) ее мощность теплового отведения составляет 6 Вт, а перепад температур между концами трубки составляет 3 К. Теплофизические свойства ТТ в расчетных моделях задавались на основании экспериментальных данных при наихудшем ориентировании ТТ.
Модели радиаторов классического исполнения выполнены из литьевого сплава алюминия АК12 (силумин). Выбор материала радиаторов обусловлен технологией, применяемой в серийном производстве радиаторов сложной формы.
Зависимости перегревов поверхностей контакта радиаторов со светодиодными матрицами над окружающей средой от плотности теплового потока
Зависимость эффективности работы радиаторов с ТТ над работой радиатора классического исполнения
Согласно полученным результатам, очевидно, что радиаторы с ТТ эффективнее отводят тепловой поток от источника тепловыделения, чем радиаторы классического исполнения на всем диапазоне рассмотренных тепловых нагрузках. Наблюдается тенденция увеличения эффективности применения ТТ в конструкциях радиаторов при увеличении плотности теплового потока от источника тепловыделения.