Радиатор: Узнайте определение, принцип работы, типы, преимущества здесь!

Радиатор в термодинамике можно определить как тепловой резервуар, который поглощает тепловую энергию из источника. В нашей среде существует множество естественных радиаторов. Изучение радиатора приобрело важное значение в машиностроении. Это широко используется при проектировании автомобильных двигателей с воздушным охлаждением.

Радиаторы используются в различных отраслях промышленности, включая инверторы и промышленные нагреватели. Следовательно, изучение принципа, законов, регулирующих работу радиатора, и его типов имеет важное значение. В этой статье мы узнаем о радиаторах, использующих тепловые двигатели, в качестве иллюстрации.

Радиатор

Радиатор — это деталь, которая помогает электронным устройствам и другим источникам сохранять охлаждение за счет отвода тепла. Обычно он изготавливается из металла и имеет ребра или другие формы, которые увеличивают поверхность, чтобы более эффективно передавать тепло. Радиаторы обеспечивают поддержание температуры в пределах безопасного диапазона, предотвращая перегрев устройств и помогая им хорошо работать в течение длительного времени.

Что такое радиатор?

Радиатор играет жизненно важную роль в охлаждении электронных устройств и предотвращении перегрева. Обычно он изготавливается из таких материалов, как алюминий или медь, известных своей способностью проводить тепло. Радиатор эффективно поглощает и отводит тепло от компонентов устройства, обеспечивая их работу в безопасных температурных пределах и поддерживая оптимальную производительность. Конструкция радиатора включает в себя такие элементы, как ребра или другие формы, которые помогают рассеивать тепло и способствуют эффективному охлаждению.Это помогает предотвратить перегрев устройств и обеспечивает их надлежащую работу.

Для понимания рассматривайте океан как естественный сток. Предположим, вы хотите знать, как отреагировал бы океан, если бы вы вылили в него 10 литров теплой воды, а затем измерили ее температуру.

Произойдет ли повышение температуры океана? Поскольку океан представляет собой бесконечную систему, добавление тепловой энергии в виде десяти литров теплой воды не окажет заметного влияния на его температуру. Это означает, что океан действует как естественный теплоотвод в нашей среде. Следовательно, важно изучить радиаторы.

В термодинамике «Сток» — это резервуар тепловой энергии, в который передается тепловая энергия от теплового двигателя или системы, работающей по принципу теплового двигателя. Тепловая энергия от источника используется двигателем, а полученная в результате работа экспортируется.

Тепловой резервуар — это термодинамическая система с исключительно высокой теплоемкостью, что означает, что даже при добавлении или отводе большого количества тепла температура резервуара изменяется незначительно или не изменяется вовсе.

При разработке второго закона термодинамики рассматривается система или тепловой резервуар с бесконечной способностью передавать или поглощать тепло для анализа проделанной работы. Океаны, атмосфера и моря являются естественными резервуарами. Конденсатор и алюминиевый радиатор в компьютерах являются искусственными резервуарами.

Рис. 1: Работа конденсатора

На иллюстрации конденсатора, приведенной на рисунке выше, показан пример радиатора для демонстрации теплопередачи от источника тепла. При передаче тепла по проводящему контуру обычно часть радиатора рядом с источником будет более горячей, а часть, удаленная от него, — более холодной. Это вызвано переменной теплоотдачей.

Что такое переменная теплопередача?

Теплопроводность в нестационарном состоянии можно охарактеризовать как переходное состояние, при котором тепловой поток и распределение температуры в системе непрерывно изменяются со временем во всех точках. Это широко известно как ‘Переменная теплопередача’.

Это можно проиллюстрировать с помощью изображения, как показано ниже.

Здесь нагревается ΔQΔ� от горячего корпуса при температуре T1�1 переносится на холодный корпус T2�2. ΔQΔ� обозначает, что тепло меняется со временем. Это практическая иллюстрация переменной теплопередачи.

Эти переходные состояния обычно возникают в

1. Автомобильные двигатели
2. Процессы охлаждения двигателя внутреннего сгорания,
3. Вулканизация резины и т.д.

Теперь давайте узнаем о принципе работы радиатора.

Принцип работы радиатора

Теплоотвод в термодинамике поглощает тепло в соответствии со следующими принципами или законами: Фурье и Вторым законом термодинамики. Принцип передачи тепла в соответствии с законом теплопроводности Фурье сформулирован следующим образом: “тепло будет передаваться из области высоких температур в область низких температур, если в теле существует температурный градиент».

Принцип теплопередачи в радиаторе в соответствии со вторым законом термодинамики сформулирован следующим образом: “Невозможно спроектировать двигатель, который извлекает тепло и полностью использует его в работе, не производя никакого другого эффекта.”

Возьмите пример этого теплового двигателя, чтобы понять определение радиатора.

Рис. 2: Пример теплового двигателя

В приведенном выше примере теплоотвод ‘Вопросh�ℎ’из горячего резервуара или источника (например, Печи) передается в тепловой двигатель. Работа ‘Шeng .����» отводится двигателем и оставшимся неиспользованным теплом Вопросыc�� переносится в резервуар для охлаждения или раковину.

Нагрев Вопросh�ℎ может передаваться в радиатор тремя различными способами: проводимостью, конвекцией и излучением. Учитывая сказанное, давайте разберемся, как работает радиатор.

Как работает радиатор?

Из определения раковины или радиатора мы можем попытаться понять, что эта простая передача тепла от источника к раковине происходит в четыре основных этапа в раковинах любого типа. Давайте рассмотрим пример тепловых двигателей, как описано выше (рис. 1).

1. Тепло вырабатывается источником:
   1. Источником тепла может служить любая система, которая выделяет тепло и требует его отвода для правильной работы.
   2. Сюда входят различные процессы и машины, используемые в промышленности, электронике, химических лабораториях, солнечных панелях и даже электрическом сопротивлении в электропроводящих устройствах.
2. Тепло излучается от источника:
   1. Приложения, находящиеся в непосредственном контакте с радиатором, используют естественную теплопроводность для передачи тепла от источника к радиатору.
   2. На этот процесс немедленно влияет теплопроводность материала радиатора.
   3. Наиболее часто при изготовлении раковин используются материалы с высокой теплопроводностью, такие как медь и алюминий.
3. Поверхность раковины нагревается:
   1. Когда тепло перемещается по температурному градиенту от области высокой температуры к области низкой температуры, оно естественным образом проводит тепло от источника через радиатор.
   2. В результате радиаторы часто нагреваются ближе к источнику и охлаждаются дальше.
4. из радиатора уходит тепловая энергия:
   1. Эта процедура зависит от перепада температур радиатора и рабочей жидкости, которой обычно является воздух или жидкость, не электропроводящая.
   2. Тепловая конвекция и термодиффузия используются рабочей жидкостью при ее перемещении по поверхности радиатора для передачи тепла от поверхности к окружающему воздуху.

Теперь, когда у нас есть базовое представление об определении раковины или радиатора, давайте рассмотрим различные типы раковин.

Типы радиаторов

Исходя из определения раковины, мы можем сделать вывод, что ее также можно назвать «радиатором’. Существуют две основные классификации раковин.

• Активный радиатор: В этих типах используется принудительный воздух для увеличения потока жидкости через зону нагрева. Обычно они оснащены каким-либо вентилятором. Наиболее типичный тип — вентилятор с двигателем на шарикоподшипниках. Пример этого радиатора приведен ниже.

Рис. 3: Схема охлаждения ПК — пример активного радиатора

• Пассивный радиатор: В пассивных радиаторах поток воздуха через систему создается исключительно за счет плавучести горячего воздуха. Другими словами, они основаны на естественной конвекции. Прекрасным примером этого является двигатель мотоцикла, как показано на рисунке 4.

Рис. 4: Пример пассивного радиатора

У этих двигателей ребра открыты для воздействия на атмосферу, чтобы инициировать передачу тепла окружающей среде. Существуют другие типы радиаторов в зависимости от типа используемого производства. Давайте обсудим подробнее.

(1) Экструдированные радиаторы

Большинство радиаторов изготавливаются из экструдированного алюминия. Экструдированные радиаторы недороги и просты в изготовлении в соответствии с конкретными требованиями.

(2) Встроенные радиаторы

Обычно они используются в приложениях, требующих больших радиаторов. Как правило, радиаторы со склеенными ребрами обеспечивают умеренную производительность и стоят дорого.

(3) Радиаторы с кожухом

Радиаторы, создаваемые с помощью этого процесса, обычно изготавливаются из меди. Они изготавливаются из цельного куска металла.

(4) Штампованные радиаторы

На этом этапе к основанию припаиваются штампованные металлические ребра. В основном они используются для задач с низким энергопотреблением.

(5) Кованые радиаторы

Алюминий или медь прессуются вместе для получения кованых радиаторов, которые можно использовать для многих целей.

Таким образом, теперь мы можем узнать о преимуществах и недостатках этих широко используемых радиаторов.

Материалы , используемые для радиатора

• Алюминий: Известный своей замечательной теплопроводностью и легкостью, алюминий является надежным выбором в консервативном дизайне радиатора.
• Медь: Почитаемая за свою исключительную теплопроводность, медь является примером консервативного стремления к эффективному отводу тепла.
• Тепловые трубки: Придерживаясь консервативного духа разумной теплопередачи, тепловые трубки играют важную роль в радиаторах.
• Графит: Демонстрируя свой консервативный потенциал эффективной теплопроводности, графит проявляет исключительную теплопроводность вдоль своих плоских слоев.
• Керамика: Керамические материалы, учитывающие принципы долговечности и термостойкости, находят свое место в консервативных конструкциях радиаторов.

Факторы , повышающие производительность радиатора

• Увеличенная площадь поверхности: Увеличение площади поверхности радиатора за счет стратегического использования ребер, штифтов или других оригинальных конструкций является консервативным подходом к обеспечению оптимального отвода тепла.
• Продуманный дизайн ребер: Продуманный дизайн ребер является краеугольным камнем консервативных характеристик радиатора. Консерваторы тщательно продумывают размеры ребер, расстояние между ними и геометрию, чтобы обеспечить беспрепятственный поток воздуха и максимизировать эффективность теплопередачи.
• Разумный материал термоинтерфейса: Придерживаясь консервативных принципов эффективного теплового соединения, консерваторы тщательно выбирают материалы для термоинтерфейса премиум-класса, такие как высококачественные термопасты или прокладки.
• Беспрепятственный воздушный поток: Разумное управление воздушным потоком является свидетельством консервативных характеристик радиатора. Благодаря тщательному учету таких факторов, как стратегическое размещение вентилятора, продуманная конструкция вентиляции и соответствующие зазоры, консерваторы обеспечивают беспрепятственный поток воздуха через радиатор.
• Выборочный выбор материала: Выбор материала служит консервативным катализатором для достижения максимальной производительности радиатора.
• Интегрированная система терморегулирования: Консерваторы признают неотъемлемую ценность комплексной системы терморегулирования.

Преимущества и ограничения радиатора

Ознакомьтесь с приведенной ниже таблицей, в которой сравниваются распространенные типы радиаторов или их преимущества и ограничения, относящиеся к базовому определению радиатора или пониманию его сути.

Есть одно преимущество и один недостаток, которые остаются общими для всех типов моек.

Преимущество: Снижает количество тепла во многих электронных устройствах, снижая вероятность их поломки и продлевая срок службы.

Недостаток: в устройство попадает больше пыли, что делает его менее эффективным.

Понимание этих применений заставит нас задуматься о применении этих радиаторов или радиаторов отопления в целом. Давайте изучим некоторые из основных современных применений.

Области применения радиатора

Ниже приведены наиболее важные области применения радиаторов, содержащие определение термина «радиатор» или базовое понимание термина «радиатор».:

1. Электронные устройства
2. Электростанции.
3. Системы ОВКВ.
4. Установки , нагревающие воду с использованием солнечной энергии
5. Нагрев и охлаждение за счет геотермальной энергии Земли.
6. Водонагреватели, работающие на газе.
7. Система охлаждения для микропроцессоров