كيفية تحسين تبديد الحرارة في حاويات الصفائح المعدنية？

يوفر الألومنيوم أفضل نسبة من الوزن والتكلفة والأداء. النحاس مثالي لنقل الحرارة الموضعي ولكنه يضيف التكلفة والكثافة. بالنسبة للتصميمات الهجينة، تستخدم العديد من الشركات المصنعة الفولاذ المقاوم للصدأ للهيكل وألواح الألومنيوم للتبريد - تجمع بين القوة والتوصيل.

نصيحة تصميم: عندما يتجاوز الحمل الحراري 30 واط لكل لتر من حجم الضميمة، قم بالتبديل من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الألومنيوم أو أضف مسارات حرارة من الألومنيوم.

لماذا يعمل: تحتاج الكثافة الحرارية العالية إلى توصيل أسرع لتجنب التدرجات الحرارية الحادة.

تحسين سمك الجدار والهيكل الأمثل

وتحتفظ الجدران السميكة بالحرارة بشكل أكبر؛ أما الجدران الرقيقة فتطلقها بشكل أسرع ولكنها قد تنثني أو تهتز. ويوازن سمك الجدار الذي يتراوح بين 1.5 و2.5 مم بشكل عام بين الثبات الميكانيكي والتوصيل الفعال.

إذا كانت القوة الهيكلية أمرًا بالغ الأهمية، أضف أضلاعًا داخلية أو حوافًا مطوية بدلاً من الألواح السميكة - للحفاظ على الصلابة دون التعرض لعقوبة حرارية.

تشطيبات السطح والطلاءات لتحسين إطلاق الحرارة

تؤثر المعالجات السطحية على كل من الانبعاثية ومقاومة التآكل.

• طلاء بأكسيد أسود غير لامع → إشعاع ممتاز، استخدام داخلي.
• طلاء المسحوق (لون فاتح) → تعكس أشعة الشمس، مثالية للاستخدام الخارجي.
• تشطيبات مصقولة أو مصقولة بالخرز → توازن جيد بين الجماليات والتحكم في الحرارة.

يساعد اختيار الطلاءات وفقًا للبيئة على التحكم في درجة الحرارة بشكل طبيعي، دون استهلاك طاقة إضافية.

تصميم مسار التهوية وتدفق الهواء

تدفق هواء فعال يحول الصندوق المغلق إلى نظام تبريد. تعلّم كيف يحافظ وضع الفتحات الذكية واتجاه المروحة على تشغيل كل مكوّن بهدوء وثبات.

التهوية السلبية

تستخدم التهوية السلبية الحمل الحراري الطبيعي، حيث يرتفع الهواء الساخن ويخرج من خلال الفتحات بينما يدخل الهواء البارد من الأسفل. إنه بسيط وخالٍ من الطاقة ومثالي للتصميمات ذات الكثافة المنخفضة إلى المتوسطة.

مبادئ التصميم

• منطقة التنفيس: يجب أن تمثل الفتحات ما لا يقل عن 10-15% من إجمالي مساحة سطح الضميمة للأحمال الحرارية المعتدلة.
• التنسيب: ضع فتحات السحب بالقرب من الأسفل وفتحات العادم بالقرب من الأعلى أو الخلف لدعم تدفق الهواء العمودي.
• الاصطفاف: يجب أن تكون فتحات السحب والعادم متباعدة بما فيه الكفاية لمنع حدوث قصر في تدفق الهواء.

نصيحة تصميم: ضع فتحات العادم فوق المكونات المولدة للحرارة مباشرة.

لماذا يعمل: يتماشى ذلك مع مسار الحمل الحراري الطبيعي، مما يسمح للحرارة بالخروج بشكل أسرع دون الاعتماد على المراوح.

هندسة الفتحات والأداء

يؤثر شكل ونمط الفتحات بشكل كبير على كفاءة التبريد:

• فتحات التهوية توجيه تدفق الهواء بشكل اتجاهي مع الحماية من دخول الماء.
• الثقوب توزيع الهواء بالتساوي مع الحفاظ على القوة.
• فتحات مقطوعة بالليزر توفر مرونة للتصميمات الجمالية أو الدقيقة، ولكن يجب أن تتضمن حواف مستديرة لتجنب التشقق الإجهادي أثناء الثني.

تُظهر اختبارات نفق الرياح أن استبدال الفتحات الدائرية بفتحات انسيابية يمكن أن يزيد من تدفق الهواء بمقدار 20-25% تحت الضغط نفسه.

خلاصة سريعة:

• الحمل الحراري الطبيعي = مجاني وصامت.
• تباعد مناسب بين الفتحات = تدفق هواء أفضل.
• تحسين الهندسة = حاوية أقوى وأبرد.

التبريد النشط

عندما لا يكون تدفق الهواء الطبيعي غير كافٍ، يضمن الحمل الحراري القسري تبادل هواء ثابت. تعمل المراوح والمنافيخ على تسريع التبريد، وتحافظ على درجات حرارة متساوية، وهي ضرورية في العبوات المدمجة أو المغلقة ذات الأحمال الداخلية العالية.

اختيار إعداد المروحة المناسب

يجب أن يتطابق اتجاه تدفق الهواء مع الحمل الحراري الطبيعي - عادةً من الأسفل إلى الأعلى أو من الأمام إلى الخلف. تقوم المراوح بدفع الهواء البارد فوق المكونات الأكثر سخونة أولاً، ثم تقوم باستنفاده بكفاءة.

• مراوح موازية: زيادة حجم تدفق الهواء (للخزانات العريضة).
• عشاق المسلسلات: زيادة الضغط الساكن (للحاويات العميقة أو المعقدة).
• قاعدة معدل التدفق: Q=3.16×P/ΔT
  حيث: س = تدفق الهواء بوحدة CFM, P = الحرارة بالواط, 𞸍 = ارتفاع درجة الحرارة المسموح به (درجة مئوية).
  على سبيل المثال، تتطلب ضميمة بقدرة 400 واط مع حد ارتفاع 10 درجات مئوية ≈126 CFM من تدفق الهواء.

نصيحة تصميم: حدد دائماً مساراً واضحاً للعادم قبل إضافة المراوح.

لماذا يعمل: يتسبب تدفق الهواء غير المنضبط في إعادة تدوير الهواء، مما يقلل من فعالية المروحة ويزيد من التباين في درجة الحرارة الداخلية.

وضع المروحة والتحكم في الضوضاء

ضع مراوح السحب بالقرب من المناطق الأكثر برودة ومراوح العادم بالقرب من النقاط الأكثر سخونة. استخدم مراوح منخفضة السرعة في الدقيقة وذات قطر كبير في البيئات الصناعية أو المكتبية - فهي تحرك المزيد من الهواء بضوضاء أقل. يمكن أن تؤدي إضافة حواجز أو موجهات هواء إلى سلاسة تدفق الهواء وتقليل الاضطراب وتحسين التوحيد الحراري بما يصل إلى 15%.

خطأ معياري: وضع جميع المراوح على جانب واحد. هذا يخلق ضغطًا غير متساوٍ و"مناطق ميتة" حيث يبقى الهواء الساخن.

نصيحة تصميم: قم بإقران مراوح السحب والعادم بشكل مائل عبر الضميمة.

لماذا يعمل: تضمن أنماط التدفق المتقاطع تغطية هواء موحدة وتبريد أفضل للتخطيطات المكتظة بكثافة.

التخطيط الداخلي وإدارة النقاط الساخنة

يحدد تصميم المكونات الداخلية مدى قدرة الهواء على الدوران. يمكن لوحدات الطاقة أو المحولات الكبيرة أن تسد تدفق الهواء، مما يشكل مناطق ميتة تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة.

أفضل ممارسات التخطيط الأفضل

• اترك مسافة خلوص 25-30 مم على الأقل حول الأجهزة عالية الحرارة.
• قم بمحاذاة المكونات على طول اتجاه تدفق الهواء نفسه بدلاً من أن تكون متعامدة.
• استخدم عواكس الهواء أو الحواجز لتوجيه الهواء إلى المساحات الضيقة.

تُظهر الاختبارات الحسابية أن مجرد إعادة تنظيم المكونات الرئيسية لإزالة انسدادات الهواء يمكن أن يقلل من درجة الحرارة القصوى بمقدار 8-12 درجة مئوية دون تغيير الأجهزة.

نصيحة تصميم: افصل بين الأقسام عالية الحرارة والأقسام منخفضة الحرارة باستخدام حواجز أو فواصل جزئية.

لماذا يعمل: يتدفق الهواء بشكل طبيعي نحو مناطق الضغط المنخفض؛ ويمنع تقسيم المناطق إعادة تدوير الحرارة بين الأقسام.

الموازنة بين الكفاءة والضوضاء والصيانة

في حين أن المراوح تحسّن التبريد، إلا أنها تجلب معها الضوضاء وتكاليف الصيانة.

لإطالة العمر الافتراضي وضمان الموثوقية:

• اختر المراوح ذات العمر الافتراضي المقدّر بأكثر من 50,000 ساعة عند 40 درجة مئوية.
• قم بتركيب فلاتر قابلة للإزالة لسهولة التنظيف.
• تجنب الزيادات غير الضرورية في سرعة المروحة؛ فمضاعفة عدد الدورات في الدقيقة يمكن أن تضاعف مستوى الضوضاء أربع مرات دون تحقيق مكاسب تبريد متناسبة.

نصيحة تصميم: تنفيذ التحكم في سرعة المروحة باستخدام مستشعرات درجة الحرارة.

لماذا يعمل: يقلل الضبط الديناميكي للسرعة من استخدام الطاقة ويطيل عمر المروحة ويحافظ على أداء حراري ثابت.