Radiatore

Dissipatori di calore passivi
I dissipatori di calore passivi si basano sulla convezione naturale, il che significa che la capacità dell'aria calda di fluttuare provoca il flusso d'aria generato attraverso il dissipatore di calore e non richiedono alimentazione secondaria o sistemi di controllo per rimuovere il calore. Ma i dissipatori di calore passivi non sono così efficaci nel rimuovere il calore da un sistema quanto i dissipatori di calore attivi.

Dissipatori di calore attivi
I dissipatori di calore attivi utilizzano l'aria forzata--comunemente generata da una ventola, un ventilatore o persino dal movimento dell'intero oggetto--per aumentare il flusso del fluido attraverso l'area calda.

È come se la ventola del tuo personal computer si accendesse dopo che il computer si è riscaldato. La ventola spinge l'aria attraverso il dissipatore di calore, consentendo a una maggiore quantità di aria non riscaldata di spostarsi attraverso la superficie del dissipatore di calore. Ciò aumenta il gradiente termico totale attraverso il dissipatore di calore, consentendo l'uscita di più calore.

Dissipatori di calore ibridi
I dissipatori di calore ibridi combinano le caratteristiche dei dissipatori di calore passivi e attivi. Queste configurazioni sono meno comuni e spesso utilizzano sistemi di controllo per raffreddare il sistema in base ai requisiti di temperatura.

Quando il sistema funziona a livelli più freddi, la fonte di aria forzata è inattiva, raffreddando solo passivamente il sistema. Una volta che la sorgente raggiunge temperature più elevate, il meccanismo di raffreddamento attivo si attiva per aumentare la capacità di raffreddamento del dissipatore.

Skiving:Ciò comporta il taglio del metallo a fette. È un metodo di produzione comune per produrre alette per piastre per dissipatori di calore. Con questo metodo è possibile creare pinne più sottili e fitte.
I dissipatori di calore hanno un certo livello di ruvidità superficiale, aumentando così la superficie totale.

Cast:Ciò comporta il versamento del metallo fuso in uno stampo. Successivamente, si lascia solidificare il metallo fuso prima di rimuoverlo dallo stampo. I dissipatori di calore pressofusi hanno un elevato livello di complessità. Hanno anche buone proprietà meccaniche.

Estrusione:È un metodo rapido, efficiente ed economico per realizzare dissipatori di calore. Si tratta di forzare billette di metallo caldo, utilizzando una matrice di acciaio. Questo è il metodo più comune per realizzare dissipatori di calore in alluminio. I dissipatori di calore in alluminio estruso vengono solitamente anodizzati prima dell'uso.

Stampaggio a freddo:Questo metodo viene utilizzato per produrre materiale a una temperatura inferiore alla temperatura di ricristallizzazione del materiale.
Dato che l'alluminio ha una resistenza minima alla deformazione ed un'elevata plasticità, questo metodo è adatto per produrre dissipatori di calore in alluminio.
La forgiatura a freddo viene utilizzata per produrre dissipatori di calore altamente precisi. È possibile utilizzarlo per produrre dissipatori di calore a perni rotondi e a perni ellittici. Inoltre, i dissipatori di calore forgiati hanno un'eccellente integrità della microstruttura.

Timbratura:Si tratta della punzonatura di uno stampo in alluminio che si muove sotto una pressa pneumatica con alcuni strumenti dedicati. Questo metodo è adatto per produzioni su larga scala. Produce anche pezzi di dimensioni relativamente piccole.

Dalla definizione di dissipatore o dissipatore di calore, possiamo cercare di comprendere che questo semplice trasferimento di calore dalla sorgente al dissipatore avviene in quattro passaggi fondamentali in qualsiasi tipo di dissipatore.

Il calore è prodotto dalla fonte
Qualsiasi sistema che genera calore e necessita della sua rimozione per funzionare correttamente può fungere da fonte.
Ciò include vari processi e macchine utilizzati nelle industrie, nell'elettronica, nei laboratori chimici, nei pannelli solari e persino nella resistenza elettrica nei dispositivi conduttori.

Il calore si irradia dall'origine
Le applicazioni a diretto contatto con il dissipatore di calore utilizzano la conduzione naturale per trasferire il calore dalla sorgente al dissipatore di calore.
Questo processo viene immediatamente influenzato dalla conduttività termica del materiale del dissipatore di calore.
I materiali più frequentemente utilizzati nella costruzione dei lavelli sono quelli ad alta conducibilità termica, come il rame e l'alluminio.

La superficie del lavandino è riscaldata
Quando il calore si sposta attraverso il gradiente termico da una regione ad alta temperatura a una a bassa temperatura, condurrà naturalmente il calore dalla sorgente attraverso il dissipatore.
Di conseguenza, i pozzi diventano spesso più caldi vicino alla fonte e più freddi più lontano.

L'energia termica lascia il lavandino
Questa procedura dipende dal gradiente di temperatura del dissipatore di calore e del fluido di lavoro, che in genere è aria o un liquido non elettricamente conduttivo.
La convezione termica e la diffusione termica vengono utilizzate dal fluido di lavoro mentre si muove sulla superficie calda del dissipatore per trasferire il calore dalla superficie all'aria circostante.

Legge di Fourier sulla conduzione del calore
Fondamentalmente, l'idea di un dissipatore di calore è piuttosto semplice: collegando un dissipatore di calore a un componente che genera una grande quantità di energia termica, si aumenta effettivamente la superficie di quel componente. Quel componente, che si trova a una temperatura più alta, trasferirà quindi l'energia termica all'ambiente a temperatura più bassa.

Progettazione del dissipatore di calore
Il materiale più comune utilizzato nei dissipatori di calore è l'alluminio. Questo perché l'alluminio offre buone proprietà di conduttività termica. Inoltre, il tipo più comune di dissipatore di calore in alluminio è la produzione tramite estrusione -- un processo che forza l'alluminio a fluire attraverso uno stampo sagomato. Si tratta in genere di un processo di produzione a basso costo e offre qualità prestazionali adatte alla maggior parte delle applicazioni. Ma vale la pena notare che il metodo di estrusione per produrre i dissipatori di calore ha i suoi limiti, in particolare per quanto riguarda le dimensioni. Ciò è dovuto principalmente al fatto che esistono limiti alla larghezza di estrusione. Quando sono necessari dissipatori di calore di grandi dimensioni, ad esempio per le turbine di una centrale elettrica, questi vengono generalmente realizzati tramite incollaggio (più componenti vengono costruiti pezzo per pezzo e collegati insieme).

Dissipatore di calore in rame
Un altro materiale popolare per i dissipatori di calore è il rame. Il rame ha eccezionali capacità di conduttività termica (circa 400 W/m•K per il rame puro, che è circa il doppio di quella dell'alluminio). È anche resistente alla corrosione. Lo svantaggio è che è molto più denso dell'alluminio, e quindi più pesante, il che lo rende una pessima scelta per le applicazioni sensibili al peso. È anche molto più costoso dell'alluminio.

Resistenza termica del dissipatore di calore
La scelta del materiale per il dissipatore di calore dipende in gran parte da un fattore -- di resistenza termica. La resistenza termica è la capacità del calore di fluire dal componente all'ambiente circostante. È necessario considerare la resistenza nell'intero progetto. Ad esempio, la resistenza del componente alla sua confezione, della confezione al materiale adesivo, del materiale adesivo al dissipatore di calore e del dissipatore di calore all'aria. La somma di tutti questi numeri ti darà una resistenza termica complessiva e ti aiuterà a capire quale materiale dovresti scegliere e quanto dovrebbe essere grande il tuo dissipatore di calore. Puoi diminuire la resistenza termica in molti modi -- cambiando materiali, aumentando o modificando il design delle alette, utilizzando pasta termica progettata per il trasferimento di calore invece di qualcosa come nastro biadesivo, ecc.

Dissipatore di calore attivo e dissipatore di calore passivo
Un'altra considerazione progettuale è se si desidera utilizzare un dissipatore di calore attivo o passivo. Un dissipatore di calore passivo si basa semplicemente sulla dissipazione del calore radiante e su qualsiasi movimento d'aria naturale per rimuovere l'energia termica. Un dissipatore di calore attivo utilizza un componente aggiuntivo -- come una ventola o una pompa -- per rimuovere attivamente l'energia termica e spostarla. Non sorprende che i dissipatori di calore attivi saranno più efficaci dei dissipatori di calore passivi con caratteristiche fisiche simili.

In primo luogo, è necessario prestare attenzione all'utilizzo del dissipatore di calore e all'ambiente di conservazione. Se non utilizzerai un dissipatore di calore per un bel po', dovresti conservarlo in modo sicuro. Quando si sceglie il luogo per lo stoccaggio, è necessario prestare attenzione a eventuali materiali corrosivi come acidi o alcalini. Questi materiali potrebbero causare la corrosione del dissipatore di calore in misura maggiore e dovremmo evitare questo tipo di esposizione possibile.

In secondo luogo, è necessario garantire la pulizia del dissipatore di calore. Dopo aver utilizzato un dissipatore di calore per un certo periodo, potrebbe esserci una grande quantità di polvere e sporco tra le alette. Se non lo si pulisce tempestivamente, la polvere si accumulerà ed è inevitabile compromettere le prestazioni di raffreddamento complessive di questo dissipatore di calore. Questa potrebbe essere una minaccia che non può essere ignorata per i dispositivi che necessitano di raffreddamento. Pertanto, è necessario effettuare regolarmente una pulizia approfondita del dissipatore di calore.

Inoltre, nell'effettuare trattamenti anticorrosivi rilevanti, è necessario considerare anche una pluralità di problematiche correlate. Ad esempio, se non seguiamo lo standard regolamentato per effettuare la selezione degli antigelo e del rivestimento superficiale, potremmo far corroso il dissipatore di calore e non sarà più possibile utilizzarlo.