Infraraudonųjų spindulių kaitinimo plokštės nuskaitymas rodo beveik{0}}vienodą temperatūros lauką, išskyrus vieną ryškią šaltai mėlyną juostelę, einančią tiesiai virš vidinio aušinimo kanalo. Šildytuvo elementai išlieka visiškai veikiantys, tačiau lokalizuota šiluminė anomalija išlieka per kiekvieną ciklą, įspaudžiant pakartojamą defektų modelį į apdorotas dalis.
Veiksmingasšalta vieta virš aušinimo kanalo plokštelės trikčių šalinimasreikia suprasti, kaip vidinė aušinimo geometrija gali dominuoti paviršiaus šilumos paskirstymui ir sukurti lokalizuotą šiluminę kriauklę.
Pagrindinė priežastis: šiluminis trumpasis{0}}grandas per aušinimo kanalą
Aušinimo kanalas specialiai sukurtas kaip šilumos kriauklė. Kai jis yra per arti darbinio paviršiaus arba nepakankamai izoliuotas nuo šildytuvo elementų, jis gali sukurti tiesioginį mažo{1}}varžumo šiluminį kelią.
Šalta vieta yra šiluminis šešėlis, kurį meta paslėpta aušinimo skysčio upė...
Esant tokiai būsenai, šilumos srautas pirmiausia migruoja į šalto vandens kontūrą, o ne tolygiai pasklinda per plokštelės korpusą. Dėl to susidaro nuolatinis, lokalizuotas šaltas regionas, tiesiogiai suderintas su kanalo padėtimi.
Pagrindiniai prisidedantys veiksniai yra šie:
Per didelis atstumas tarp aušinimo kanalo ir darbinio paviršiaus
Šildymo elementai išdėstyti už aušinimo kanalo plokštumos arba nukrypę nuo jos
Didelis aušinimo skysčio srautas arba per žema aušinimo skysčio įleidimo temperatūra
Nepakankamas šoninis terminis plitimas plokštelės medžiagoje
Šiluminis elgesys ir šilumos srauto disbalansas
Tinkamai suprojektuotame plokštumoje šiluma iš integruotų šildytuvų paskirstoma tolygiai prieš ištraukiant kontroliuojamą aušinimą. Kai geometrija nesubalansuota, susidaro „šiluminis trumpasis jungimas“.
Įšalta vieta virš aušinimo kanalo plokštelės trikčių šalinimas, paprastai stebimas toks mechanizmas:
Šiluma įvedama per varžinius kaitinimo elementus
Aušinimo kanalas veikia kaip lokalizuota didelio{0}}laidumo kriauklė
Šilumos srauto linijos lenkiasi link aušinimo kanalo srities
Paviršiaus temperatūra virš kanalo yra nuolat slopinama
Dėl to susidaro stabili, pasikartojanti šalta juosta, kuri nevienodai reaguoja į pasaulinės temperatūros nustatytosios vertės pokyčius.
Diagnostinio vertinimo žingsniai
Terminis kartografavimas ir sistemos patikrinimas paprastai atskleidžia:
Stabili šalta juosta, suderinta su aušinimo kanalo geometrija
Minimali šalto regiono reakcija į padidėjusią visuotinę šildytuvo galią
Stipri koreliacija tarp aušinimo skysčio temperatūros ir šaltos vietos sunkumo
Sumažintas šiluminis gradientas nuo kanalo įtakos zonos
Baigtinių elementų analizė (FEA) dažniausiai naudojama tikrinant projektą, kad būtų imituojamos šios pastovios būsenos šiluminės sąveikos. FEA modeliai gali nustatyti šiluminius „trumpuosius{2} jungimus“ prieš fizinę gamybą, išryškindami netinkamus tarpus tarp šildytuvų, aušinimo kanalų ir darbinio paviršiaus.
Koregavimo veiksmai ir švelninimo strategijos
Ištaisymo strategijos taikomos pagal sudėtingumą ir sistemos apribojimus.
Aušinimo skysčio temperatūros reguliavimas
Pirmasis švelninimo metodas apima terminio gradiento tarp plokštės ir aušinimo skysčio mažinimą:
Aušinimo skysčio temperatūra gali būti padidinta
Sumažėja šilumos ištraukimo greitis
Šaltųjų dėmių intensyvumas iš dalies sumažinamas
Šį metodą paprastai riboja proceso reikalavimai ir jis gali nevisiškai pašalinti defektą.
Terminis balansavimas reguliuojant šilumos šaltinį
Jei aušinimo skysčio modifikavimo nepakanka, reikia iš naujo įvertinti šildytuvo paskirstymą:
Šildytuvo elementus galima perkelti arčiau paveiktų regionų
Gali būti įvestos papildomos lokalizuotos šildymo zonos
Energijos paskirstymas gali būti subalansuotas, kad būtų kompensuoti kanalo{0}}sukelti nuostoliai
Šie koregavimai pagerina paviršiaus vienodumą be struktūrinių pakeitimų.
Konstrukcijų modernizavimas ir šilumos sklaidos pagerinimas
Esant nuolatiniams atvejams, reikalingas fizinis pertvarkymas arba modifikavimas:
Jei įmanoma, aušinimo kanalai gali būti užkimšti arba perkelti į kitą vietą
Paviršiaus{0}}perdirbimas gali būti atliktas norint atkurti plokštumą
Šilumai perskirstyti gali būti dedami didelio{0}}laidumo sluoksniai (vario arba grafito lakštų)
Paviršiaus dangos gali būti dengtos pakartotinai po terminės korekcijos
Šie metodai pagerina šoninį šilumos laidumą ir sumažina vietinį šilumos slopinimo poveikį.
Dizainas-Lygio prevencija naudojant terminį FEA
Geriausia praktika rodo, kad prevencija turi būti sprendžiama pirminio projektavimo metu. Terminis FEA naudojamas modeliuoti:
Šildytuvo išdėstymas atsižvelgiant į aušinimo kanalo geometriją
Šilumos srauto pasiskirstymas per plokštės storį
Pastovios{0}}būsenos paviršiaus temperatūros vienodumas
Jautrumas aušinimo skysčio temperatūros pokyčiams
Kritinis dizaino parametras:
Atstumas tarp aušinimo kanalo ir šildytuvo plokštumos turi būti pakankamas, kad būtų išvengta vietinio šiluminio dominavimo
Dėl netinkamo atstumo susidaro nuolatiniai šiluminiai gradientai, kurių negalima visiškai ištaisyti vien tik operatyviniu derinimu.
Išvada
Nuolatinė šalta vieta virš aušinimo kanalo yra klasikinis šiluminės konstrukcijos disbalansas plokščių sistemose. Veiksmingasšalta vieta virš aušinimo kanalo plokštelės trikčių šalinimaspasiekiamas atkuriant pusiausvyrą tarp šilumos tiekimo ir aušinimo ištraukimo, reguliuojant aušinimo skysčio temperatūrą arba pertvarkant vidinių šiluminių kanalų struktūrą.
Plokštelė veikia kaip kruopščiai subalansuotas ugnies ir ledo mūšio laukas, o šalta vieta reiškia regioną, kuriame ledas laimi. Ilgalaikis stabilumas pasiekiamas tik tada, kai šilumos šaltiniai ir aušinimo kriauklės yra geometriškai ir termiškai suderintos apgalvoto projektavimo arba patvirtinto modifikavimo būdu.
