Tản nhiệt 250w có ống dẫn nhiệt / buồng hơi

Trong các ứng dụng khác nhau, các quyết định kỹ thuật liên quan đến giải pháp tối ưu cho bộ tản nhiệt có thể phụ thuộc vào chi phí và hiệu suất. Về lý thuyết, việc có được sản phẩm có chi phí thấp nhất để đáp ứng yêu cầu về hiệu suất có vẻ dễ dàng. Trên thực tế, khách hàng thường lựa chọn thay đổi thông số hiệu năng (sử dụng chip khác) hoặc hy sinh một số hiệu năng (chẳng hạn như giảm chip tùy theo điều kiện) khi phải đối mặt với mức giá cao.

Bài viết này so sánh một số tản nhiệt dựa trên ống dẫn nhiệt/buồng hơi về các chỉ số hiệu suất và chi phí:
Hiệu suất: Sử dụng gói phần mềm FloTHERM CFD để tính hiệu suất tản nhiệt tổng thể Δ T.
Giá thành: Giả sử kích thước lô đủ lớn thì chi phí đầu tư khuôn cứng sẽ không được phản ánh vào đơn giá. Ngoài ra, đơn giá tương đối so với giải pháp chi phí thấp nhất (1 lần, 1,1 lần, v.v.), vì việc tăng quy mô lô sẽ làm giảm đơn giá.

Thông số thiết kế tản nhiệt
Công suất nguồn nhiệt: 250 watt
Kích thước nguồn nhiệt: 30 x 30 mm
Nhiệt độ môi trường tối đa: 25 độ
Tốc độ dòng khí: 40 feet khối mỗi phút (CFM)
Bình ngưng: gắn vào kích thước vây 115 * 85 * 65 mm

Hãy bắt đầu với thiết kế cơ bản nhất và dần dần đi sâu vào các quy trình phức tạp để xem hiệu suất và chi phí bị ảnh hưởng bởi thiết kế như thế nào.
1. Tản nhiệt bằng ống dẫn nhiệt bằng nhôm hoặc đồng

Tản nhiệt ống dẫn nhiệt đế nhôm hình chữ U

Đây là thiết kế truyền thống nhất của bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt. Bốn ống dẫn nhiệt hình chữ U được hàn vào đế nhôm hoặc đồng rồi tiếp xúc với nguồn nhiệt. Nhiệt trước tiên phải đi qua đế sau đó mới có thể đến được ống dẫn nhiệt.
Ngoài việc uốn cong, không có hoạt động phụ nào khác được thực hiện trên bốn ống dẫn nhiệt 6mm, mặc dù vùng tiếp xúc giữa các ống dẫn nhiệt và đế trong ví dụ này hơi phẳng.
 

CFD của bộ tản nhiệt ống nhiệt đế nhôm

Mô hình FloThermal cho thấy nhiệt độ tản nhiệt cao hơn 53,9 độ so với nhiệt độ môi trường xung quanh (78,9 độ -25 độ =nhiệt độ tối đa tham chiếu - nhiệt độ môi trường xung quanh) và chúng tôi sử dụng nhiệt độ này làm điểm chuẩn hiệu suất, với một điểm chuẩn chi phí được xác định là 1 lần.
Nếu cần hiệu suất cao hơn, có thể sử dụng đế đồng thay vì đế nhôm. Độ dẫn nhiệt của đế đồng gấp đôi so với đế nhôm, do đó hiệu suất của đế đồng được cải thiện 2,3 độ. Thiết kế chân đế bằng đồng làm tăng giá thành lên 5% so với chân đế bằng nhôm và trọng lượng cũng tăng nhẹ.

2. Tản nhiệt ống dẫn nhiệt tiếp xúc trực tiếp
 

Bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt tiếp xúc trực tiếp

Thiết kế này cho phép tiếp xúc trực tiếp giữa nguồn nhiệt và ống dẫn nhiệt, từ đó loại bỏ phần đế hấp thụ nhiệt và vật liệu giao diện (chất hàn dùng để cố định ống dẫn nhiệt vào đế). Tuy nhiên, để có được độ mịn bề mặt cần thiết, ống dẫn nhiệt phải được gia công (hoạt động phụ).

CFD của bộ tản nhiệt ống nhiệt tiếp xúc trực tiếp

Do tiếp xúc trực tiếp giữa ống dẫn nhiệt và nguồn nhiệt nên hiệu suất của thiết kế tản nhiệt này đã được cải thiện lên 49,3 độ, cao hơn 4,6 độ so với chuẩn và cao hơn 2,3 độ so với thiết kế sử dụng đế đồng. Tuy nhiên, nó yêu cầu xử lý bổ sung phần đế (nhúng các rãnh của ống dẫn nhiệt) và xử lý ống dẫn nhiệt, chi phí gấp 1,1 lần so với thiết kế chuẩn (đắt hơn 10%).

3. Tản nhiệt dạng tấm đồng đều hình chữ U

Tấm tản nhiệt đồng đều hình chữ U

Giải pháp này thay thế bốn ống dẫn nhiệt 6 mm bằng một buồng hơi hình chữ U. Về mặt thiết kế, nó gần giống nhất với tản nhiệt ống dẫn nhiệt tiếp xúc trực tiếp, cả hai đều cho phép CPU nguồn nhiệt tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận hai pha. Điều quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn thiết kế này là liệu nhà cung cấp tản nhiệt có thể sản xuất buồng hơi tích hợp hay không, vì các thiết kế hai mảnh truyền thống không thể uốn thành hình chữ U.

CFD của tản nhiệt tấm đồng nhất hình chữ U

So với thiết kế ống dẫn nhiệt tiếp xúc trực tiếp, hiệu suất của giải pháp tản nhiệt vc đã được cải thiện 21,5% (11,6 độ), trong khi chi phí chỉ tăng 4,55%. Tuy nhiên, việc tăng độ dày thành của tản nhiệt vc dẫn đến trọng lượng của bộ tản nhiệt tản nhiệt tăng khoảng 75g.

4. Tản nhiệt tấm nhiệt độ đồng đều 3D

Tản nhiệt tấm nhiệt độ đồng đều 3D

Trong thiết kế này, tấm đáy hấp thụ nhiệt là một buồng hơi có chung đường dẫn hơi với ống dẫn nhiệt ngưng tụ thẳng đứng. Trong giai đoạn sản xuất, 8 ống dẫn nhiệt loại hở được hàn vào tấm buồng hơi có lỗ; Buồng hơi tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt, phân bổ nhiệt đều theo mặt phẳng XY và phân tán nhiệt đến các cánh tản nhiệt thông qua các ống dẫn nhiệt thẳng đứng.

CFD của tản nhiệt 3D có buồng hơi

Thiết kế này có hiệu suất tốt nhất, nhưng chi phí cao. So với đối thủ cạnh tranh gần nhất là thiết kế tấm tản nhiệt vc hình chữ U, nhiệt độ của nó đã giảm gần 2 độ (hiệu suất tăng 4,9%), nhưng giá lại tăng gấp đôi (tăng 117%).
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trường hợp này chưa nêu bật hết những ưu điểm tiềm ẩn của thiết kế buồng hơi 3D. Khi kích thước tấm đáy yêu cầu tăng lên, sự khác biệt về hiệu suất giữa giải pháp này và thiết kế tấm buồng hơi hình chữ U cũng tăng lên.

bản tóm tắt
Bảng dưới đây cho thấy rằng việc thay đổi vật liệu hoặc các thành phần hai pha của tản nhiệt có thể đạt được sự cải thiện hiệu suất đáng kể. Từ tản nhiệt dựa trên nhôm tiêu chuẩn đến giải pháp tấm tản nhiệt 3D vc, hiệu suất đã được cải thiện 17 độ nhưng chi phí đã tăng 150%.
 

So sánh hiệu suất tản nhiệt và giá thành

Bằng cách thay thế đế bằng vật liệu đồng có tính dẫn nhiệt mạnh hơn hoặc làm cho ống dẫn nhiệt tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt, có thể đạt được mức cải thiện hiệu suất vừa phải khoảng 7% -15% và tăng chi phí (so với tiêu chuẩn) .
Thiết kế có giá trị tổng thể tốt nhất dựa trên các thông số ứng dụng có thể là bộ tản nhiệt buồng hơi. Mặc dù đắt hơn 15% so với giá chuẩn nhưng hiệu suất của nó đã được cải thiện 28% (tăng 15,2 độ).

Chú phổ biến: Tản nhiệt 250w có ống dẫn nhiệt / buồng hơi, Trung Quốc, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, tùy chỉnh, mẫu miễn phí, sản xuất tại Trung Quốc