Tản nhiệt với ống dẫn nhiệt

Tản nhiệt với ống dẫn nhiệt là tản nhiệt với công nghệ ống dẫn nhiệt tích hợp, được sử dụng để cải thiện hiệu quả tản nhiệt và đặc biệt phù hợp với các thiết bị điện tử công suất cao như máy tính, đèn LED, máy chủ và thiết bị công nghiệp. Tản nhiệt này kết hợp ống dẫn nhiệt (Heat Pipe) với tản nhiệt truyền thống (Heat Sink), truyền nhiệt do thiết bị tạo ra từ nguồn nhiệt đến bề mặt tản nhiệt một cách hiệu quả và tản nhiệt vào không khí bằng đối lưu và bức xạ.

Quy trình sản xuất

Thiết kế và sản xuất ống dẫn nhiệt

Cấu trúc ống dẫn nhiệt: Ống dẫn nhiệt thường được làm bằng vật liệu đồng hoặc nhôm, bên trong ống chứa đầy chất lỏng làm việc. Sau khi chất lỏng bốc hơi, nó truyền nhiệt từ một đầu của nguồn nhiệt, ngưng tụ thành chất lỏng và chảy ngược về đầu lạnh thông qua cấu trúc mao dẫn.

Quy trình sản xuất ống dẫn nhiệt: Quy trình sản xuất ống dẫn nhiệt thường bao gồm gia công ống đồng, phủ lớp chất lỏng làm việc bên trong thành ống, hàn kín áp suất và phun chân không, v.v. để đảm bảo chất lỏng làm việc trong ống dẫn nhiệt có thể bay hơi và ngưng tụ hiệu quả ở nhiệt độ cao.

Phay và xử lý bề mặt của bộ tản nhiệt

Bộ phận tản nhiệt thường được làm bằng vật liệu hợp kim nhôm và nhiều cánh tản nhiệt được gia công thông qua quy trình phay và dập CNC để tối đa hóa diện tích tản nhiệt.

Sau đó, bề mặt được xử lý như anot hóa, phun hoặc phủ lớp để cải thiện khả năng chống ăn mòn và độ dẫn nhiệt.

Kết nối ống dẫn nhiệt với bộ tản nhiệt

Hàn hoặc ép nóng: Ống dẫn nhiệt được kết nối với bộ tản nhiệt bằng cách hàn hoặc ép nóng để đảm bảo ống dẫn nhiệt có thể truyền nhiệt hiệu quả từ nguồn nhiệt đến bộ tản nhiệt.

Kiểm tra và kiểm soát chất lượng

Bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt hoàn thiện sẽ trải qua quá trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt, bao gồm kiểm tra các thông số như độ dẫn nhiệt, hiệu suất tản nhiệt và khả năng chịu áp suất để đảm bảo tính ổn định trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao.

Độ chính xác

Đường kính và chiều dài của ống dẫn nhiệt: Đường kính của ống dẫn nhiệt thường nằm trong khoảng từ 6mm đến 12mm, chiều dài có thể tùy chỉnh theo nhu cầu cụ thể. Độ chính xác cần phải nằm trong phạm vi ±0,1mm để đảm bảo lưu thông hiệu quả của chất lỏng làm việc bên trong ống dẫn nhiệt.

Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt: Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt quyết định hiệu quả tản nhiệt, thường là từ 1mm đến 5mm, độ chính xác cũng phải nằm trong khoảng ±0,1mm.

Độ bền nhiệt: Độ bền nhiệt của bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt thường nằm trong khoảng từ 0,2°C/W đến 2°C/W, giá trị cụ thể phụ thuộc vào thiết kế của bộ tản nhiệt và vật liệu sử dụng. Độ bền nhiệt càng thấp thì hiệu suất tản nhiệt càng cao.

Độ dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt của tản nhiệt và ống dẫn nhiệt quyết định hiệu suất truyền nhiệt. Độ dẫn nhiệt của vật liệu hợp kim nhôm thường là khoảng 200-220 W/m·K, độ dẫn nhiệt của đồng cao hơn, lên đến 380 W/m·K.

Xử lý bề mặt

Anodizing: Đây là phương pháp xử lý bề mặt phổ biến đối với vật liệu nhôm, có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn, độ cứng và độ dẫn nhiệt của hợp kim nhôm. Một lớp màng oxit dày đặc sẽ hình thành trên bề mặt nhôm anodized, cải thiện hiệu quả tản nhiệt.

Phun: Thông qua quá trình phun, một lớp phủ có độ dẫn nhiệt tốt được phủ lên bề mặt của bộ tản nhiệt. Quá trình này không chỉ cải thiện hiệu quả tản nhiệt mà còn tăng cường khả năng chống ăn mòn.

Lớp phủ: Các vật liệu phủ đặc biệt như graphene, ống nano carbon và các vật liệu khác được sử dụng để cải thiện khả năng dẫn nhiệt.

Mạ kim loại: Ví dụ như mạ niken, mạ bạc, v.v. Các quy trình này có thể tăng khả năng chống oxy hóa của bộ tản nhiệt, giảm ăn mòn và cải thiện độ ổn định sau thời gian dài sử dụng.

Các lĩnh vực ứng dụng

Sản phẩm điện tử: bao gồm bộ xử lý máy tính (CPU), card đồ họa, máy chơi game, bộ định tuyến và các thiết bị khác, đặc biệt thích hợp để tản nhiệt cho các linh kiện điện tử hiệu suất cao, công suất lớn.

Đèn LED: Yêu cầu tản nhiệt của đèn LED ngày càng cao. Bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt có thể làm giảm hiệu quả nhiệt độ hoạt động của đèn LED và kéo dài tuổi thọ của chúng.

Máy chủ và trung tâm dữ liệu: Các thiết bị điện tử tích hợp mật độ cao, chẳng hạn như máy chủ, có yêu cầu tản nhiệt cực kỳ quan trọng. Bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt có thể ngăn ngừa hiệu quả tình trạng quá nhiệt và gây hỏng thiết bị.

Thiết bị điện tử ô tô: Trong xe điện, xe hybrid và xe truyền thống, bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt có thể được sử dụng cho hệ thống quản lý pin, hệ thống điều khiển động cơ và các thiết bị điện tử khác.

Thiết bị công nghiệp: Trong các thiết bị tự động hóa, thiết bị y tế và thiết bị truyền thông, bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt thường được sử dụng để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định dưới tải trọng cao.

Làm thế nào để duy trì và bảo trì

Vệ sinh thường xuyên: Bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt dễ bị bám bụi, đặc biệt là khe hở giữa các cánh tản nhiệt. Thường xuyên vệ sinh bụi và mảnh vụn trên bề mặt bộ tản nhiệt để duy trì hiệu quả tản nhiệt. Sử dụng chổi mềm hoặc khí nén để vệ sinh, tránh sử dụng nước hoặc chất tẩy rửa có tính ăn mòn cao.

Kiểm tra kết nối ống dẫn nhiệt: Kết nối giữa ống dẫn nhiệt và bộ tản nhiệt là chìa khóa dẫn nhiệt. Cần kiểm tra thường xuyên độ chắc chắn của kết nối hàn hoặc ép nóng để tránh tiếp xúc kém và giảm hiệu ứng tản nhiệt.

Tránh va đập quá mức: Mặc dù ống tản nhiệt có độ bền cao nhưng vẫn cần tránh va đập hoặc áp lực mạnh để tránh trường hợp ống dẫn nhiệt bị vỡ hoặc rò rỉ.

Kiểm soát nhiệt độ môi trường: Đảm bảo nhiệt độ môi trường của thiết bị nằm trong phạm vi khuyến nghị để tránh thiết bị quá nhiệt, đặc biệt là khi sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cao, để đảm bảo bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt không bị quá tải.

Tránh rò rỉ chất lỏng: Ống dẫn nhiệt chứa đầy chất lỏng làm việc. Một khi ống dẫn nhiệt bị vỡ hoặc rò rỉ, hiệu suất tản nhiệt sẽ giảm đáng kể. Trong quá trình bảo trì, cần chú ý tránh để vật sắc nhọn tiếp xúc với ống dẫn nhiệt.

Các biện pháp phòng ngừa

Hướng lắp đặt: Vị trí lắp đặt và hướng lắp đặt của bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt rất quan trọng. Khi lắp đặt, hãy đảm bảo đầu bốc hơi của ống dẫn nhiệt hướng về nguồn nhiệt và đầu ngưng tụ hướng về cánh tản nhiệt. Hướng lắp đặt sai sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của ống dẫn nhiệt.

Tải trọng và nhiệt độ hoạt động phù hợp: Bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt có khả năng chịu tải nhiệt nhất định. Khi sử dụng, cần tuân thủ phạm vi nhiệt độ hoạt động do nhà sản xuất cung cấp để tránh vượt quá thông số thiết kế.

Lựa chọn vật liệu: Đối với các khu vực ứng dụng khác nhau, vật liệu ống dẫn nhiệt và vật liệu tản nhiệt phù hợp nên được lựa chọn theo nhu cầu cụ thể. Ví dụ, trong môi trường ăn mòn, nên chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn mạnh hơn, chẳng hạn như hợp kim nhôm mạ niken hoặc vật liệu đồng.

Tránh vận hành ở nhiệt độ cao: Vận hành lâu dài trong môi trường nhiệt độ cực cao có thể làm giảm hiệu suất bay hơi của chất lỏng làm việc bên trong ống dẫn nhiệt, ảnh hưởng đến hiệu quả tản nhiệt. Do đó, thiết bị phải được giữ ở nhiệt độ cao trong thời gian dài.

Chứng nhận chất lượng: Khi mua bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt, nên chọn sản phẩm có chứng nhận chất lượng để đảm bảo độ ổn định và an toàn lâu dài cho bộ tản nhiệt.

Bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt là giải pháp tản nhiệt tích hợp cao có thể cải thiện hiệu quả truyền nhiệt và tản nhiệt. Độ chính xác, xử lý bề mặt, lựa chọn vật liệu và bảo trì hợp lý là chìa khóa để đảm bảo hiệu suất của nó. Với việc cải thiện liên tục các yêu cầu tản nhiệt cho thiết bị điện tử và ứng dụng công nghiệp, bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong tương lai.