والإدارة الفعالة للحرارة ضرورية لتشغيل الأجهزة الإلكترونية للطاقة بصورة موثوقة، فالحلول الملائمة للتبريد تحول دون التسخين المفرط، وتوسيع نطاق عمر المكونات، وتحسين الكفاءة العامة، وتناقش هذه المادة الحسابات الرئيسية التي تنطوي عليها تصميم نظم فعالة لتبريد أجهزة توليد الطاقة الكهربائية.

فهم جيل الحرارة

وتتمثل الخطوة الأولى في إدارة الحرارة في تقدير الحرارة التي تولدها المكونات الإلكترونية، إذ إن خسائر الطاقة في أجهزة مثل أجهزة النقل والدوود تحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة، ويمكن حساب التشت الحراري باستخدام الصيغة التالية:

Q = P loss]

حيث تكون الخسارة في الطاقة في الخانات، يتطلب التقدير الدقيق للمسدسات الشخصية معرفة خصائص الأجهزة وظروف التشغيل.

حساب متطلبات التبريد

وعندما تكون الحرارة المولدة معروفة، يجب تصميم نظام التبريد لإزالة هذه الحرارة بفعالية، والمعادل الأساسية لنقل الحرارة هي:

Q = h × A × che / / / / ]

حيث:

  • Q] هو معدل نقل الحرارة (W)
  • h] هو معامل نقل الحرارة (W/m2 K)
  • A] هو المساحة السطحية للتبادل الحراري (m2)
  • adT] هو الفرق في درجة الحرارة بين الجهاز ومتوسط التبريد (K)

ويشمل تصميم نظام فعال للتبريد اختيار المواد والأساليب المناسبة لتحقيق أقصى قدر من معامِل النقل الحرّي والمنطقة السطحية، بما يكفل بقاء مادة الـ دي تي ضمن حدود آمنة.

خيارات حلّة التبريد

وتشمل حلول التبريد المشتركة التبريد الجوي، وتبريد السائل، والبالوعة الحرارية، ولكل طريقة حسابات محددة لتحديد مدى ملاءمة وفعالية المبردات.

فعلى سبيل المثال، في مجال التبريد السائلي، يجب أن يكون معدل التدفق (Q flow) كافيا لإزالة الحرارة المحسوبة:

Q = × C × × × × × × êT]

حيث:

  • ] هو الكثافة السوائل (kg/m3)
  • C p] هي القدرة الحرارية المحددة (J/kg K)
  • Q flow] هو معدل التدفق الكمي (m3/s)
  • adT] is the temperature difference between inlet and outlet (K)