Hava her zaman sıcakken elektronikler nasıl soğutulur

Bir yıl veya daha uzun bir süre madene bazı elektrikli ekipman yerleştirmeyi içeren bir deney planlama sürecindeyim. Ekipmanın madene (770m derinlikte) yerleştirileceği yerlerde, ortam sıcaklığı sürekli olarak yaklaşık 45 ° C olacaktır. Bunu kontrol etmem gerekiyor ama bunun oldukça nemli olacağını hayal ediyorum.

Özellikle kullanacağım ekipman şunları içerir: bir dizüstü bilgisayar, iki yüksek voltaj (2.5kV'a kadar, düşük DC akım) foto çoğaltıcı tüpler (güç kaynakları şüphesiz kendi ısısının önemli bir miktarını üretir) ve düşük voltaj DAQ kartı.

Sorun şu ki, madende (veya bir çölde veya bazı yüksek sıcaklıkta endüstriyel ortamda) sabit ısı, bileşenlerin üzerine ortam havasını havalandırarak normal soğutma yöntemi anlamına gelmez - işe yaramaz. Ayrıca, ekipmanı bir 'mini buzdolabına' koymayı düşünmüştüm, ancak arkadaki ısı eşanjörü de serin ortam havasına dayanıyor, bu yüzden yakında kırılacak.

Ekipman kapalı bir sandık içine yerleştirilecektir, böylece tüm iç hacmi daha fazla işlemci dostu bir sıcaklıkta tutmak için bu gerçeği kullanmak mümkün olabilir. Dürüst olmak gerekirse, nereden başlayacağımı bilmiyorum.

Açıkçası, "nereden başlayacağınızı bilmiyorsanız", bunu yapan birini alın. Başarısızlığın maliyeti çok yüksek gibi görünüyor, bu yüzden bu hataları deneme ve öğrenme zamanı değil. Bunu bilen birini bulun. Onların omzunun üzerinden bakabilir ve bir dahaki sefere uzman olduğunuzda homurdanma işini olabildiğince yapmaya çalışabilirsiniz. Bence temel prensipleri oldukça iyi anlıyorum ve bir şeylerin işe yaramasını sağlayabilirim. Bununla birlikte, ekstra yüksek güvenilirlik için genellikle sadece fizikten tahmin edemeyeceğiniz çok fazla irfan ve deneyim vardır. En azından ara sıra sorular sormak ve nihai tasarımı kutsamak için bir uzman olmadan bunu kendime götürmeyeceğim. Uzman olmayan bir bakış açısından, bazı düşünceler şunlardır:

İlk 45C o kadar sıcak değil. Sadece 113F, dünyanın çeşitli yerlerinde yaz gölge hava sıcaklığı için sıra dışı değil. Sıradan elektronik aygıtlar, özellikle laboratuvar kullanımı veya diğer çevresel kısıtlamalar dışında, 45 ° C sıcaklıkta çalışacak şekilde tasarlanacaktır. Bunu düşün. Cep telefonunuzu Phoenix'teki yaz güneşine park edilmiş arabanızın kontrol panelinde bırakırsanız, muhtemelen çalışmadığı için suçlamazsınız. Tabii ki o zaman da kendinize zarar vermeden tutamadınız. Ancak, Phoenix'te yaz ortasında öğleden sonra bir ağacın gölgesinde dışarıda olsaydınız, muhtemelen cep telefonunuz işe yaramazsa kızdırabilirsiniz. Bu 113F.

İkincisi, sahip olduğunuz diğer iki avantaj, bu 45C'nin son derece güvenilir ve esasen sonsuz olmasıdır. Başka bir deyişle, yaz veya kış yüzeyinde olsun her zaman 45C'dir. Ayrıca, bu madenin makul bir "odasına" birkaç kW dökebilir ve yine de 45C olacaktır.

Russell'ın da işaret ettiği gibi, en iyi çözüm, şeyleri belirtmek, böylece 45C ortamlarında iyi çalışıyorlar. Onları yeterince boş bırakın, böylece her şey 45C ortamını, herhangi bir zorla hava soğutmasına ihtiyaç duymadan mükemmel bir şekilde görür. Bu şekilde, kangal bozulduğunda ne olacağı konusunda endişelenmenize gerek kalmaz. Yine, raf dışı elektronik dişli çoğu bununla iyi olmalıdır. Ömür boyu düşebilir, bu yüzden değer kaybı olabilir. Normalde 10 yıl sürecek kaliteli şeyler alın.

Gerçekten soğutmaya ihtiyacınız varsa, ilk diz pislik tepkimem küçük bir oda inşa etmek ve içine 2 veya 3 klima koymak. Herhangi bir klimanın odayı yeterince soğutma kapasitesine sahip olduğundan emin olun. Çoklu klimalar artıklık içindir. Klimanın gittiği kadar küçük olan sadece birkaç kW olduğunu söylüyorlar. 1 kW sadece 3400 BTU / saattir. Ayrıca, her son öğenin soğutulması gerekmediği gibi geliyor, bu nedenle ihtiyacınız olan gücün bir kısmı odanın dışında dağıtılabilir ve klima yüküne katkıda bulunmaz. 113F o kadar sıcak değil ve kesinlikle bu koşullar altında çalışmak üzere hazır raf klimalar var. Odanın her zaman soğutulması için 2 veya 3 üniteye sahip olmak güvenilirlik içindir. Ancak, bu gerçekten bir uzmana danışmanız gereken bir alandır.

Bu sorunun cevabı kolay fakat kabul edilemez :-).

• Soğutma en kolay olacaktır.

• Farklı soğutucu akışkanlı klima yeterli olabilir - HVAC uzmanları tavsiyelerde bulunabilir.

• Sistem güvenilirliği ve hataya yanıt planlanmalıdır. Gereksiz arıza güvenliği veya soğutma arızası altında kapanması gerekiyor mu?

• Ekipmanın çalışacağı maksimum "yerel ortam" sıcaklığını belirlemelisiniz.

• Asla kabul edilebilir maksimum ortam sıcaklığından daha sıcak olmayan bir yerel ortam sağlamalısınız.

• Gerekli sıcaklık 45 C yerel ortamın altındaysa, yerel sıcaklığı korumak için soğutma sağlamalısınız.

Bu gerekli ama kaçınılmaz şartı belirledikten sonra iki şekilde ele alabilirsiniz.

varsayalım:

Ortam sıcaklığı asla> 45 ° C'dir.

Ortam = maden sıcaklığı = Ta.

Yerel sıcaklık = ekipman muhafaza sıcaklığı = Tl

O zaman ya

1 Ekipmanı Ta (45C) ile çalıştırabilirsiniz

veya

2 Bir kasanın Tl'ye soğutulmasını sağlayabilirsiniz.

1, daha az uzun süreli bakım, yönetim ve güvenilirlik içerdiğinden başarabilirseniz üstündür. 50C'de (Ta + 5) çalışacak ekipman bulabilirseniz, üflenmiş hava ile soğutma ve çok iyi bir tasarım sağlayabileceksiniz. Ta + 10'da çalışma yeteneği (55C daha iyi ve TA + 15 veya 20 daha iyi olacaktır). 1C / Watt dereceli soğutucular oldukça etkileyici hale geliyor, bu yüzden Ta + 5'te sadece 5 Watt'ı 1C / W soğutucu ile ya da Ta + 20'de 20 Watt dağıtabilirsiniz. Yaklaşık 10 Watt'tan fazla enerji tüketimine ihtiyacınız varsa, ekipmandan uzakta "ısı borusu" transferini kullanabilirsiniz, bu da gerektiğinde önemli ölçüde üflemeli ısı emicilerine izin verir.

"Bir dizüstü bilgisayar" dan bahsediyorsunuz, ancak muhtemelen bilgisayar gereksinimlerinizi karşılayan ve düşük güç ve dayanıklı çevre koşullarına yönelik özel cihazlar olduğunu göreceksiniz. Nihayetinde böyle bir amaç tasarlanmış cihaz, standart bir dizüstü bilgisayar + daha fazla acıdan daha ucuz olabilir.

Örneğin, fotoğraf çarpan tüpleriniz Ta altında koşmak ZORUNDA ise, onları soğutmanız GEREKİR.

SOĞUTMA:

Bu ortamda çok sayıda soğutma yöntemi vardır. Yeterli güç olması koşuluyla, bu ortamdaki en kolay ve en basit ve en yüksek kapasite, soğutucu tipi ve klima uzmanı tarafından tasarlanan basınç / dolgulu standart bir "Rankine çevrimi" kliması veya buzdolabı AMA'dır. Raf dışı standartların Thot = Ta = 45C için optimum soğutucu akışkanlara sahip olma olasılığı düşük olsa da, daha uygun bir soğutucu akışkan içeren bir doldurmadan biraz daha fazlasının gerekli olması muhtemeldir. Bu o kadar çekici bir seçenektir ki, bir HVAC uzmanıyla konuşmanız ilk eylemlerinizden biri olmalıdır. Bazı olası başlangıç ​​noktaları için sonunda [1] 'e bakınız.

Stirling soğutucu:

Yüksek verimli Stirling döngüsü ekipmanı. Birkaç tedarikçi. Sunpower vd.

Coleman Stirling kamp soğutucusu doğrudan ihtiyacınızı karşılayabilir. Daha ucuz Peltier tipi soğutucularla karıştırılmamalıdır. Bu ve benzeri Stirling çevrimi ekipmanlarının üreticilerine referans verebilirim.

Peltier:

Elektrikli serin bidonlara göre AMA düzgün bir şekilde yapılır. Peltier cihazları, tanımladığınız ortamda tamamen yeterli şekilde çalışabilir. 10C damlası easyish ve 20C plus yapılabilir. Uygun tasarıma ihtiyaç duyar. Özel bir çözüm en iyisi olabilir.

Uygun soğutuculara, önemli Ta hava akışına, daha düşük Tl hava akışına, Peltier cihazlarına + güce ihtiyaç duyar. 50W - 100W enerji giriş kapasiteli peltier soğutucular mevcuttur. Bunların her biri bu ortamda belki 5W - 10W ekipman yükünü soğutacaktır. TBD tasarım. İhtiyacı karşılamak için çoklu Peltier modülleri kullanılır.

Evaporatif. Su kullanan bir buharlaştırıcı soğutucu ("Bataklık soğutucu") yeterli olabilir ve diğer sıvıları kullanan bir soğutucu yeterli olabilir. Bu, bu bağlamda uygun şekilde yapıldığında bir klimaya yaklaşır.

Gerekirse daha fazlası ...

[1] Muhtemelen faydalı soğutucu akışkanlar:

http://www.refrigerant-supply.com/

Satılık 20 soğutucu akışkanlar! : http://r22.org/

https://refrigerantcompany.com/

http://www.refrigerants.com/

http://www.alpinehomeair.com/view.cfm?objID=F6F91969-85BD-4AFB-99C3-DA02AAF00074

Termo-elektrikli cihazlar (veya termo-elektrikli soğutucular, diğer adıyla TEC'ler, diğer adıyla Peltier elemanları) ısıyı cihazın bir tarafından diğer tarafına pompalar , genellikle 60 ° C'ye kadar her iki taraf arasında sıcaklık farkları oluşturabilir. Bir tarafı 30 ° C'ye soğumalarına izin verirseniz, diğer tarafı 45 ° C ortamdan çok daha sıcak olacak, böylece çevreye ısıyı boşaltabilecektir. Zorlamalı soğutma (fan) performansı artırabilir.

Kutunun içinde ve dışında ısı alıcıları arasındaki GEM'lerle birlikte (mini) bir buzdolabı gibi bir şey inşa etmeniz gerekecektir. GEM'lerin boyutu ve güç tüketimi, değiştirmek zorunda oldukları enerji miktarına bağlı olacaktır.

Kullanmak için temel olarak üç "aracınız" var:

1.) Isı kaynağından çevreye olan termal direnci düşürün;

2.) Üretilen ısıyı azaltın;

3.) Daha düşük "ortam" sıcaklığı;

Elektronik sıcaklığı = Te

Ortam Sıcaklığı = Ta

Üretilen ısı = P; tipik olarak Watt (W) cinsinden verilir.

Te'den Ta'ya karşı termal direnç R'dir; tipik olarak (derece C) / W cinsinden verilir.

Te = Ta + PR. Yazmanın başka bir yolu: Te-Ta = Delta T = PR

Bakmanız gereken izin verilen bir Te'niz var. Diyelim ki (tartışma uğruna) 80C (176F). Ta'nız 45C'dir. Bu delta T'nizin 80C - 45C = 35C olduğu anlamına gelir. Eğer güzel bir rahat ofisiniz olsaydı, Ta 25C'ye eşit olurdu ve delta T'niz 80C - 25C = 55C olurdu.

Bir ofis için delta T = PR = 55. Sıcak bir maden için delta T = PR = 35.

Yani, gördüğünüz gibi, sıcak bir maden sadece elektroniklerinizi soğutmayı zorlaştırıyor (imkansız değil). Bu, sıcak ofis senaryosu için R'yi serin ofis için ne olacağının yaklaşık 2 / 3'ünü yapmanız gerektiği anlamına gelir. bunu termal iletkenliği ve / veya hava akışını artırarak yapabilirsiniz.

Ne yapacağımı değil, ama aynı zamanda bir soğutma ünitesi ile kutu içinde "ortam" düşürebilirsiniz. Evet, güç alabilirseniz işe yarayacaktır. Biranızı soğuk tutmak zorunda değilsiniz: ortamınızın 45C'den 20C'ye düşürülmesi, dizüstü bilgisayarınızın kızarmasını önlemek için yeterince bol olmalıdır.

Ayrıca dizüstü bilgisayarı dikkatlice alışveriş ederek ve / veya hızını azaltarak P'yi azaltabilirsiniz. Veri kaydı yapıyorsanız, muhtemelen en son FPS video oyunlarını oynatmaya izin veren bir GPU ile en yüksek çıkış dört çekirdeğine ihtiyacınız yoktur. Düşük güç için alışveriş yapın.