หมายเลข Knudsen ของแผงระบายความร้อนแบบครีบยึดติดคือเท่าใด

ในฐานะซัพพลายเออร์ของครีบระบายความร้อนแบบผูกมัด ฉันมักจะประสบปัญหาทางเทคนิคต่างๆ จากลูกค้า คำถามหนึ่งที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งคือหมายเลข Knudsen ของแผงระบายความร้อนแบบครีบที่ถูกผูกมัด ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะเจาะลึกว่าหมายเลข Knudsen คืออะไร ความสำคัญในบริบทของแผ่นระบายความร้อนแบบครีบยึดติด และความเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ของเราอย่างไร

ทำความเข้าใจกับเลขคนุดเซ่น

เลขคนุดเซน (Kn) เป็นปริมาณไร้มิติที่ใช้ในกลศาสตร์ของไหลและการถ่ายเทความร้อน มันถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของเส้นทางอิสระเฉลี่ย (แล) ของโมเลกุลก๊าซต่อความยาวเฉพาะ (L) ของระบบ ในทางคณิตศาสตร์สามารถแสดงได้เป็น:

[ Kn=\frac{\แลมบ์ดา}{L} ]

เส้นทางอิสระเฉลี่ยคือระยะทางเฉลี่ยที่โมเลกุลก๊าซเคลื่อนที่ระหว่างการชนต่อเนื่องกัน ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิของก๊าซ ความดัน และขนาดโมเลกุล ความยาวลักษณะเฉพาะเป็นมิติตัวแทนของระบบที่กำลังพิจารณา สำหรับแผ่นระบายความร้อนแบบครีบยึดติด ความยาวลักษณะเฉพาะอาจเป็นระยะห่างของครีบ ความสูงของครีบ หรือมิติอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

ตัวเลขคนุดเซนมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากช่วยให้เรากำหนดรูปแบบการไหลของก๊าซรอบๆ แผงระบายความร้อนได้ ขึ้นอยู่กับค่าของหมายเลข Knudsen การไหลสามารถจำแนกได้เป็นโหมดต่างๆ:

1. ระบอบการปกครองอย่างต่อเนื่อง: เมื่อ ( Kn \ll 1 ) (โดยทั่วไป ( Kn < 0.01 )) ก๊าซสามารถบำบัดเป็นสื่อต่อเนื่องได้ ในระบบนี้ สามารถใช้สมการ Navier - Stokes ซึ่งอธิบายการเคลื่อนที่ของของเหลวหนืด เพื่อวิเคราะห์การไหลและการถ่ายเทความร้อนรอบๆ แผงระบายความร้อน การใช้งานแผงระบายความร้อนแบบทั่วไปส่วนใหญ่จะทำงานในระบอบการปกครองนี้ โดยที่โมเลกุลของก๊าซอยู่ใกล้กันมากจนสามารถเฉลี่ยพฤติกรรมของแต่ละคนออกมาได้

2. ระบบการไหลของสลิป: สำหรับ ( 0.01 < Kn < 0.1 ) ก๊าซเริ่มเบี่ยงเบนไปจากพฤติกรรมต่อเนื่อง ที่พื้นผิวของแผ่นระบายความร้อน จะมีการลื่นไถลเล็กน้อยระหว่างก๊าซกับพื้นผิวแข็ง ต้องใช้เงื่อนไขขอบเขตพิเศษกับสมการเนเวียร์ - สโตกส์เพื่อพิจารณาสลิปนี้

3. ระบอบการไหลของการเปลี่ยนแปลง: เมื่อ ( 0.1 < Kn < 10 ) การไหลอยู่ในช่วงเปลี่ยนผ่านระหว่างการไหลของสลิปและการไหลของโมเลกุลอิสระ การวิเคราะห์มีความซับซ้อนมากขึ้น และทั้งแนวทางต่อเนื่องหรือแนวทางโมเลกุลอิสระไม่สามารถนำมาใช้ได้อย่างสมบูรณ์

4. ระบอบการไหลของโมเลกุลแบบอิสระ: สำหรับ ( Kn \gg 1 ) (โดยทั่วไป ( Kn > 10 )) โมเลกุลของก๊าซจะมีปฏิกิริยากับพื้นผิวของแผ่นระบายความร้อนเป็นหลัก แทนที่จะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน ในรูปแบบนี้ การถ่ายเทความร้อนและการไหลของของไหลจะถูกควบคุมโดยการชนกันของโมเลกุลกับพื้นผิวของแข็ง

หมายเลข Knudsen ในครีบระบายความร้อนแบบผูกมัด

ในกรณีของครีบระบายความร้อนแบบยึดติด ตัวเลข Knudsen มีบทบาทสำคัญในการพิจารณาประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน โครงสร้างครีบของแผงระบายความร้อนแบบครีบประกอบด้วยครีบบางหลายแผ่นที่ยึดติดกับแผ่นฐาน ระยะห่างและความสูงของครีบที่น้อยอาจทำให้ตัวเลข Knudsen ค่อนข้างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่แรงดันแก๊สต่ำหรือความยาวลักษณะเฉพาะมีขนาดเล็ก

ลองพิจารณาตัวอย่าง สมมติว่าเรามีแผงระบายความร้อนแบบครีบที่มีระยะห่างระหว่างครีบ ( L = 1 \mathrm{mm} ) ในสภาพบรรยากาศปกติ เส้นทางอากาศอิสระเฉลี่ยมีค่าประมาณ ( \lambda=68 \mathrm{nm} ) จำนวนคนุดเซนในกรณีนี้คือ ( Kn=\frac{68\times10^{- 9}}{1\times10^{-3}} = 6.8\times10^{-5} ) ซึ่งอยู่ในรูปแบบต่อเนื่องที่ดี อย่างไรก็ตาม หากใช้แผงระบายความร้อนในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันต่ำ เช่น ในห้องสุญญากาศหรือที่ระดับความสูง ทางเดินก๊าซอิสระเฉลี่ยอาจเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ถ้าความดันลดลงเหลือ ( 1 \mathrm{Pa} ) ค่าเฉลี่ยของเส้นทางอากาศอิสระจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ ( 6.8 \mathrm{mm} ) จากนั้นหมายเลข Knudsen จะกลายเป็น ( Kn=\frac{6.8\times10^{-3}}{1\times10^{-3}} = 6.8 ) ซึ่งอยู่ในรูปแบบโฟลว์การเปลี่ยนแปลง

ในระบบความต่อเนื่อง การถ่ายเทความร้อนจากแผงระบายความร้อนไปยังก๊าซโดยรอบเกิดขึ้นผ่านการพาความร้อนและการนำไฟฟ้าเป็นหลัก ครีบจะเพิ่มพื้นที่ผิวของแผงระบายความร้อน ช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน อย่างไรก็ตาม เมื่อจำนวน Knudsen เพิ่มขึ้นและการไหลเข้าสู่รูปแบบการไหลแบบสลิปหรือการไหลแบบเปลี่ยนผ่าน กลไกการถ่ายเทความร้อนจะเปลี่ยนไป การลื่นที่พื้นผิวจะช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนและการชนกันของโมเลกุลกับพื้นผิวมีความสำคัญมากขึ้น

แผ่นระบายความร้อนแบบครีบแบบยึดติดของเราได้รับการออกแบบเพื่อให้ทำงานได้ดีที่สุดในหมายเลข Knudsen ที่หลากหลาย เราใช้เทคนิคการผลิตขั้นสูงเพื่อให้แน่ใจว่ารูปทรงของครีบได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยรักษาประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่เสถียรแม้ในระบบการไหลที่ไม่ต่อเนื่อง กระบวนการเชื่อมระหว่างครีบและแผ่นฐานยังได้รับการปรับปรุงอย่างระมัดระวังเพื่อลดความต้านทานความร้อนและเพิ่มการถ่ายเทความร้อน

เปรียบเทียบกับแผ่นระบายความร้อนประเภทอื่น

สิ่งที่น่าสนใจคือการเปรียบเทียบคุณลักษณะหมายเลข Knudsen ของแผงระบายความร้อนแบบครีบเชื่อมกับแผงระบายความร้อนประเภทอื่นๆ เช่นอ่างความร้อนอลูมิเนียมอัดขึ้นรูป-อ่างความร้อนครีบอลูมิเนียมประทับตรา, และอ่างความร้อนปลอมแปลงเย็น-

โดยทั่วไปแล้วแผงระบายความร้อนอะลูมิเนียมอัดขึ้นรูปจะทำโดยการบังคับอะลูมิเนียมผ่านแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปทรงที่ต่อเนื่องกันพร้อมครีบ ระยะห่างของครีบและความสูงของแผงระบายความร้อนแบบอัดขึ้นรูปนั้นค่อนข้างใหญ่เมื่อเทียบกับแผงระบายความร้อนแบบครีบแบบยึดติด ส่งผลให้ความยาวของคุณลักษณะมีขนาดใหญ่ขึ้น และโดยทั่วไปหมายเลข Knudsen จะน้อยกว่าในสภาวะการทำงานปกติ ซึ่งหมายความว่าแผงระบายความร้อนแบบอัดรีดมีแนวโน้มที่จะทำงานอย่างต่อเนื่องในระบบการปกครอง

แผ่นระบายความร้อนครีบอะลูมิเนียมประทับตราทำโดยการประทับครีบจากแผ่นอลูมิเนียมแล้วติดเข้ากับแผ่นฐาน รูปทรงของครีบอาจมีความซับซ้อนมากกว่ารูปทรงของแผงระบายความร้อนแบบอัดขึ้นรูป แต่ความยาวของลักษณะเฉพาะยังคงค่อนข้างใหญ่ คล้ายกับแผงระบายความร้อนแบบอัด มักจะทำงานในโหมดต่อเนื่อง

แผ่นระบายความร้อนปลอมแปลงเย็นผลิตขึ้นโดยการขึ้นรูปโลหะภายใต้แรงดันสูง พวกเขาสามารถมีการออกแบบที่กะทัดรัดมากขึ้นโดยมีระยะห่างและความสูงของครีบน้อยลง อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับแผงระบายความร้อนแบบครีบ การเชื่อมระหว่างครีบและแผ่นฐานในตัวระบายความร้อนแบบหล่อเย็นอาจไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควรในบางกรณี คุณลักษณะหมายเลข Knudsen ของแผงระบายความร้อนฟอร์จเย็นอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการออกแบบและสภาวะการทำงานเฉพาะ

ความสำคัญสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

หมายเลข Knudsen ของแผงระบายความร้อนแบบครีบยึดติดมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานต่างๆ ในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ ซึ่งใช้แผงระบายความร้อนในสภาพแวดล้อมแรงดันต่ำที่ระดับความสูงหรือในอวกาศ ตัวเลข Knudsen อาจมีค่อนข้างมาก การทำความเข้าใจหมายเลข Knudsen ช่วยในการออกแบบแผงระบายความร้อนที่สามารถถ่ายเทความร้อนในระบบการไหลแบบไม่ต่อเนื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลงและหนาแน่นมากขึ้น ความยาวลักษณะเฉพาะของแผงระบายความร้อนจึงลดลง ซึ่งอาจส่งผลให้จำนวน Knudsen เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่มีการจำกัดการไหลของอากาศ ด้วยการพิจารณาหมายเลข Knudsen เราสามารถออกแบบแผงระบายความร้อนแบบครีบที่ยึดติดซึ่งสามารถตอบสนองข้อกำหนดการกระจายความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กเหล่านี้ได้

บทสรุป

โดยสรุป ตัวเลข Knudsen เป็นตัวแปรสำคัญในการทำความเข้าใจลักษณะการไหลและการถ่ายเทความร้อนของแผงระบายความร้อนแบบครีบที่ถูกผูกมัด ช่วยให้เรากำหนดรูปแบบการไหล ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน บริษัทของเราในฐานะซัพพลายเออร์ของแผ่นระบายความร้อนแบบครีบยึดติด คำนึงถึงหมายเลข Knudsen ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบและการผลิต เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ของเราสามารถทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุดในสภาวะการทำงานที่หลากหลาย

หากคุณสนใจครีบระบายความร้อนแบบยึดติดของเรา หรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับหมายเลข Knudsen และผลที่ตามมาสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ โปรดติดต่อเราเพื่อขอหารือโดยละเอียดและเริ่มกระบวนการจัดซื้อจัดจ้าง เรามุ่งมั่นที่จะนำเสนอโซลูชั่นแผงระบายความร้อนคุณภาพสูงที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการของคุณ

อ้างอิง

1. เบิร์ด, RB, สจ๊วต, WE, & Lightfoot, EN (2007) ปรากฏการณ์การขนส่ง (ฉบับที่ 2) ไวลีย์.
2. คาเวียนี, ม. (1994) หลักการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน สปริงเกอร์.
3. Incropera, FP, และ DeWitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายเทมวล (ฉบับที่ 5) ไวลีย์.