4281542197

3.    Chłodzenie pasywne

Wyróżniamy dwa rodzaje chłodzenia, do których wykorzystywane są radiatory: chłodzenie pasywne i chłodzenie aktywne. Chłodzenie pasywne to rodzaj chłodzenia, które w przeciwieństwie do aktywnego - nie wymaga dostarczenia energii z zewnątrz, a chłodzenie opiera się głównie na konwekcji swobodnej. Powierzchnia radiatora oddaje ciepło do otaczającego go płynu i na skutek różnicy gęstości następuje jego samoistny ruch. Ciepły płyn uchodzi do góry, a na jego miejsce wchodzi zimny, tak więc proces wymiany ciepła stale się powtarza. Chłodzenie pasywne znalazło zastosowanie w urządzeniach, gdzie niezbędna jest bezawaryjność i nie jest wymagany wysoki stopień odprowadzania ciepła. Do zalet tego chłodzenia należą: bezgłośna praca, niewymagana energia do chłodzenia, bezawaryjność, brak zużycia elementów i małe gabaryty.

4.    Materiały stosowane na radiatory

Kluczową rolę przy wyborze materiału na radiator jest współczynnik przewodzenia ciepła, określający zdolność substancji do przewodzenia ciepła. Z przyczyn ekonomicznych nie zawsze stosuje się materiały o najwyższym przewodnictwie ciepła.

Najczęściej używanym materiałem jest aluminium, a konkretniej jego stopy. Aluminium ma wysoki współczynnik przewodzenia ciepła, jest lekki i stosunkowo łatwy w obróbce. Drugim najczęściej stosowanym materiałem jest miedź, posiadająca około dwa razy większy współczynnik przewodzenia ciepła od aluminium, ale też jest około trzy razy od niego cięższa oraz około czterech do sześciu razy droższa. W przeciwieństwie do aluminium - mogą się pojawić trudności podczas wytłaczania.

5.    Warunki geometryczne i fizyczne

Aby przedstawić rozkład temperatury w radiatorze, przyjęto prosty model radiatora o gabarytach 72 x 72 x 60 [mm]. Grubość żebra powinna być możliwie jak najmniejsza, pozwala to wtedy na zmieszczenie większej liczby żeber lub zwiększenie odstępu między nimi. Ze względu na technikę wykonania, przyjęto grubość żebra 2mm i odstęp między nimi - 8mm. Więcej żeber oznacza większą powierzchnię, jednak również ich ciaśniejsze ułożenie, przez co wymagane jest większe ciśnienie, aby ogrzane powietrze mogło się wydostać ze szczelin. Powierzchnia elementu chłodzonego wynosi 4 cm².

Jako materiał radiatora wybrano miedź o współczynniku przewodzenia ciepła A = 401 W/(mK) i aluminium o współczynniku A = 166 W/(mK).

6.    Warunki brzegowe

W miejscu styku elementu chłodzonego z radiatorem nałożono warunek brzegowy drugiego rodzaju, który stosuje się, gdy znany jest strumień ciepła normalny (prostopadły) do brzegu. Na tym brzegu generowane jest ciepło, które odprowadza radiator na całej swojej powierzchni. Wartość strumienia wynosi 90W.

Na pozostałym brzegu obszaru nałożono warunek brzegowy trzeciego rodzaju, który jest zapisem warunku ciągłości strumienia ciepła na brzegu obszaru. Oznacza to, że na tym brzegu radiator będzie oddawał ciepło do otoczenia, którego temperatura wynosi 25°C, przyjęto współczynnik wymiany ciepła równy a = 4,93 W/(m²K).

Na rysunku 2 przedstawiono radiator z zaznaczonymi warunkami brzegowymi. Rozkład temperatury w radiatorze opisany jest równaniem Laplace’a.

2