วิธีทำให้เย็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เมื่ออากาศร้อนอยู่เสมอ

ฉันกำลังอยู่ระหว่างการวางแผนการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการวางอุปกรณ์ไฟฟ้าบางอย่างในเหมืองเป็นเวลาหนึ่งปีหรือมากกว่านั้น ที่ซึ่งอุปกรณ์จะถูกวางในเหมือง (ความลึก 770m) อุณหภูมิ amient จะอยู่ที่ประมาณ 45C ตลอดเวลา ฉันต้องตรวจสอบสิ่งนี้ แต่ฉันคิดว่ามันจะชื้นพอสมควร

โดยเฉพาะอุปกรณ์ที่ฉันจะใช้ประกอบด้วย: แล็ปท็อปสองหลอดแรงดันสูง (สูงถึง 2.5kV, กระแส DC ต่ำ) (ตัวจ่ายไฟจะสร้างความร้อนจำนวนมากอย่างไม่ต้องสงสัย) และแรงดันไฟฟ้าต่ำ คณะกรรมการ DAQ

ปัญหาคือในเหมือง (หรือเทียบเท่าในทะเลทรายหรือการตั้งค่าอุตสาหกรรมที่อุณหภูมิสูง) ความร้อนคงที่หมายถึงวิธีการปกติในการทำความเย็นส่วนประกอบ - โดยการพัดอากาศรอบ ๆ พวกเขา - เพียงแค่ไม่ทำงาน ยิ่งกว่านั้นฉันคิดว่าการวางอุปกรณ์ไว้ใน 'ตู้เย็นขนาดเล็ก' แต่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ด้านหลังยังต้องอาศัยอากาศแวดล้อมที่เย็นสบายดังนั้นในไม่ช้ามันก็จะแตก

อุปกรณ์จะถูกบรรจุไว้ในลังปิดผนึกเพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงนี้เพื่อรักษาระดับเสียงภายในทั้งหมดที่อุณหภูมิที่เป็นมิตรต่อหน่วยประมวลผล อย่างไรก็ตามตามจริงแล้วฉันไม่รู้ว่าจะเริ่มจากตรงไหน

ตรงไปตรงมาถ้าคุณ "ไม่ทราบว่าจะเริ่ม" รับคนที่ทำ ดูเหมือนว่าค่าใช้จ่ายของความล้มเหลวสูงมากดังนั้นนี่ไม่ใช่เวลาที่จะทดสอบและเรียนรู้จากความผิดพลาด หาคนที่รู้เรื่องนี้ คุณสามารถมองข้ามไหล่ของพวกเขาและพยายามทำผลงานเสี้ยงฮึดฮัดมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ดังนั้นในครั้งต่อไปที่คุณเป็นผู้เชี่ยวชาญ ฉันคิดว่าฉันเข้าใจหลักการพื้นฐานค่อนข้างต่ำและอาจทำให้บางสิ่งบางอย่างทำงานได้ อย่างไรก็ตามเพื่อความน่าเชื่อถือสูงเป็นพิเศษมักมีตำนานและประสบการณ์มากมายที่คุณจะไม่เดาจากวิชาฟิสิกส์เพียงอย่างเดียว ฉันจะไม่ใช้สิ่งนี้กับตัวเองหากไม่มีผู้เชี่ยวชาญถามคำถามอย่างน้อยเป็นครั้งคราวและอวยพรการออกแบบขั้นสุดท้าย ดังนั้นจากมุมมองที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญนี่คือความคิดบางอย่าง:

45C แรกนั้นไม่ได้มีความร้อนแรง มันมีแค่ 113F เท่านั้นซึ่งไม่ได้อยู่ในช่วงอุณหภูมิฤดูร้อนในส่วนต่าง ๆ ของโลก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปยกเว้นสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการหรือข้อ จำกัด ด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ จะได้รับการออกแบบให้ทำงานที่อุณหภูมิ 45C ลองคิดดู หากคุณทิ้งโทรศัพท์มือถือไว้บนแผงหน้าปัดรถยนต์ที่จอดอยู่กลางแดดร้อนในฟีนิกซ์คุณอาจจะไม่โทษว่าไม่ได้ผล แน่นอนคุณอาจไม่สามารถถือได้โดยไม่ทำร้ายตัวเองเช่นกัน แต่ถ้าคุณยืนอยู่ข้างนอกภายใต้ร่มเงาของต้นไม้ในช่วงบ่ายของฤดูร้อนในฟีนิกซ์คุณอาจจะโกรธถ้าโทรศัพท์มือถือของคุณไม่ทำงาน นั่นคือ 113F

ประการที่สองข้อดีอีกสองข้อที่คุณมีคือ 45C นี้มีความน่าเชื่อถือสูงและไม่มีที่สิ้นสุด กล่าวอีกอย่างหนึ่งก็คือ 45C ตลอดเวลาไม่ว่าจะเป็นฤดูร้อนหรือฤดูหนาวบนพื้นผิว นอกจากนี้คุณสามารถถ่ายโอนไม่กี่กิโลวัตต์เป็น "ห้อง" ขนาดที่เหมาะสมของเหมืองนี้และมันจะยังคงเป็น 45C

ดังนั้นทางออกที่ดีที่สุดอย่างที่รัสเซลชี้ให้เห็นก็คือการระบุสิ่งต่าง ๆ เพื่อให้ทำงานได้ดีที่อุณหภูมิ 45C เว้นช่องว่างให้เพียงพอเพื่อให้แต่ละสิ่งเห็นสภาพแวดล้อม 45C โดยรอบโดยไม่จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนด้วยอากาศ ด้วยวิธีนี้คุณไม่ต้องกังวลว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อขดลวดแตก อีกครั้งส่วนใหญ่ออกเกียร์อิเล็กทรอนิกส์ชั้นควรจะดีกับที่ อายุการใช้งานอาจลดลง รับสิ่งที่มีคุณภาพดีซึ่งควรใช้เวลา 10 ปี

หากคุณต้องการความเย็นจริงๆปฏิกิริยากระตุกหัวเข่าแรกของฉันคือการสร้างห้องเล็ก ๆ และวางเครื่องปรับอากาศ 2 หรือ 3 เครื่องไว้ในนั้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องปรับอากาศใดเครื่องหนึ่งมีความสามารถในการทำให้ห้องเย็นลงอย่างเพียงพอ เครื่องปรับอากาศหลายเครื่องมีไว้สำหรับความซ้ำซ้อน คุณดูเหมือนจะบอกว่าเป็นเพียงไม่กี่กิโลวัตต์ซึ่งมีขนาดเล็กเป็นเครื่องปรับอากาศไป 1 kW เพียง 3400 BTU / ชั่วโมง นอกจากนี้ดูเหมือนว่าทุกรายการสุดท้ายไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนด้วยดังนั้นพลังงานที่คุณต้องการสามารถกระจายออกไปนอกห้องและไม่ได้เพิ่มการโหลดของเครื่องปรับอากาศ 113F นั้นไม่ร้อนและมีเครื่องปรับอากาศชั้นวางที่ตั้งใจทำงานภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้น มี 2 ​​หรือ 3 ยูนิตในการระบายความร้อนในห้องเสมอ อย่างไรก็ตามนี่เป็นพื้นที่ที่คุณควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ

คำตอบนั้นง่าย แต่ไม่จำเป็นต้องยอมรับ :-)

• การระบายความร้อนจะง่ายที่สุด

• เครื่องปรับอากาศที่มีสารทำความเย็นต่างกันอาจพอเพียง - ผู้เชี่ยวชาญด้าน HVAC สามารถให้คำแนะนำได้

• ต้องวางแผนความน่าเชื่อถือของระบบและการตอบสนองต่อความล้มเหลว จำเป็นหรือไม่ที่จะต้องทำซ้ำซ้อน - ไม่ปลอดภัยหรือควรปิดเครื่องภายใต้การทำความเย็นล้มเหลว

• คุณต้องกำหนดอุณหภูมิสูงสุด "สภาพแวดล้อมท้องถิ่น" ที่อุปกรณ์จะทำงาน

• คุณต้องจัดเตรียม "สภาพแวดล้อมท้องถิ่นที่ไม่ร้อนกว่าอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมสูงสุดที่ยอมรับได้

• หากอุณหภูมิที่จำเป็นต่ำกว่าระดับท้องถิ่นที่ 45 C คุณต้องให้ความเย็นเพื่อรักษาอุณหภูมิในพื้นที่

การมีข้อกำหนดที่จำเป็น แต่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้นี้คุณสามารถจัดการได้สองวิธี

สมมติ:

อุณหภูมิโดยรอบจะไม่> 45 C

Ambient = อุณหภูมิของเหมือง = Ta

อุณหภูมิท้องถิ่น = ที่อยู่อาศัยอุปกรณ์ temp = Tl

จากนั้นทั้ง

1 คุณสามารถทำให้อุปกรณ์สามารถทำงานที่ Ta (45C)

หรือ

2 คุณสามารถให้ความเย็นของกล่องหุ้มกับ Tl

1 ดีกว่าถ้าคุณสามารถบรรลุได้เพราะมันเกี่ยวข้องกับการดูแลและการจัดการในระยะยาวและความน่าเชื่อถือน้อยกว่า หากคุณสามารถหาอุปกรณ์ที่ทำงานที่ 50C (Ta + 5) คุณจะสามารถระบายความร้อนด้วยลมเป่าและการออกแบบที่ดีมาก ความสามารถในการทำงานที่ Ta + 10 (55C จะดีกว่าและ TA + 15 หรือ 20 จะดีกว่า) ฮีทซิงค์ที่ระดับ 1C / วัตต์นั้นค่อนข้างน่าประทับใจดังนั้นที่ระดับ +5 คุณสามารถกระจายความร้อนได้ 5 วัตต์ด้วยฮีทซิงค์ 1C / W หรือ 20 วัตต์ที่ระดับ + 20 หากคุณต้องการการกระจายที่มากกว่า 10 วัตต์คุณสามารถใช้การถ่ายโอน "ฮีทไปป์" จากอุปกรณ์ซึ่งจะช่วยให้ฮีตซิงก์เป่าได้ตามต้องการ

คุณพูดถึง "แล็ปท็อป" แต่คุณอาจพบว่ามีอุปกรณ์ที่กำหนดเองที่ตอบสนองความต้องการในการใช้คอมพิวเตอร์ของคุณและมีจุดประสงค์ที่ใช้พลังงานต่ำและสภาพแวดล้อมที่ทนทาน ในที่สุดอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์นี้อาจมีราคาถูกกว่าแล็ปท็อปมาตรฐานและเจ็บปวดมาก

หากเช่นหลอดทวีคูณรูปถ่ายของคุณต้องทำงานที่ใต้ตาคุณต้องทำให้ภาพเย็นลง

คูลลิ่ง:

มีวิธีการมากมายในการทำความเย็นในสภาพแวดล้อมนั้น ความน่าจะเป็นที่ง่ายที่สุดและง่ายที่สุดและสูงสุดในสภาพแวดล้อมนั้นมีกำลังไฟเพียงพอคือเครื่องปรับอากาศ "Rankine cycle" หรือตู้เย็น BUT แบบมาตรฐาน แต่มีประเภทของสารทำความเย็นและแรงดัน / การเติมที่ออกแบบโดยผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องปรับอากาศ ในขณะที่มาตรฐานนอกหน่วยการเก็บรักษาไม่น่าจะมีสารทำความเย็นที่เหมาะสมสำหรับ Thot = Ta = 45C มันค่อนข้างเป็นไปได้ว่าจะต้องเติมน้ำยาทำความเย็นที่เหมาะสมมากกว่าเล็กน้อย นี่เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจที่การพูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญด้าน HVAC ควรเป็นการกระทำแรกของคุณ ดู [1] ที่สุดจุดเริ่มต้นที่น่าจะเป็น

สเตอร์ลิงเย็น:

อุปกรณ์วงจรสเตอร์ลิงประสิทธิภาพสูง ซัพพลายเออร์หลายแห่ง Sunpower และคณะ

ที่ตั้งแคมป์ที่ Coleman Stirling อาจตอบสนองความต้องการของคุณโดยตรง ไม่ต้องวุ่นวายกับคูลเลอร์ประเภท Peltier ราคาถูก ฉันสามารถให้การอ้างอิงถึงผู้ผลิตอุปกรณ์นี้และอุปกรณ์วงจรสเตอร์ลิงที่คล้ายกัน

Peltier:

ตามถังขยะไฟฟ้าเย็น แต่ทำอย่างถูกต้อง อุปกรณ์ Peltier สามารถทำงานได้อย่างเพียงพอในสภาพแวดล้อมที่คุณอธิบาย การปล่อย 10C นั้นง่ายและ 20C บวกสามารถทำได้ ต้องการการออกแบบที่เหมาะสม โซลูชันที่กำหนดเองอาจดีที่สุด

ต้องการมากกว่าฮีทซิงค์ที่เหมาะสมเล็กน้อยการไหลของอากาศ Ta อย่างมากการไหลเวียนของ Tl ที่ต่ำกว่าอุปกรณ์ Peltier + กำลังไฟ เครื่องระบายความร้อน Peltier ขนาด 50W - กำลังการผลิตพลังงาน 100W แต่ละสิ่งเหล่านี้อาจจะเย็นลง 5W - 10W ของการโหลดอุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมนี้ TBD โดยการออกแบบ โมดูล Peltier หลายตัวถูกใช้เพื่อตอบสนองความต้องการ

ระเหย เครื่องทำความเย็นแบบระเหยที่ใช้น้ำ ("เครื่องทำความเย็นแบบ Swamp") อาจพอเพียงและเครื่องหนึ่งที่ใช้ของเหลวชนิดอื่นจะสามารถทำได้ วิธีนี้จะเข้าใกล้เครื่องปรับอากาศเมื่อทำอย่างถูกต้องในบริบทนี้

มากขึ้นถ้าจำเป็น ...

[1] ไซต์สารทำความเย็นที่มีประโยชน์น่าจะ:

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

ขายสารทำความเย็น 20 ชิ้น! : http://r22.org/

https://refrigerantcompany.com/

http://www.refrigerants.com/

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

อุปกรณ์เทอร์โม - ไฟฟ้า (หรือเครื่องทำความเย็นเทอร์โม - ไฟฟ้าหรือที่รู้จักกันในชื่อ TECs หรือที่รู้จักกันในชื่อ Peltier) ปั๊มความร้อนจากด้านหนึ่งของอุปกรณ์ไปยังอีกด้านหนึ่งซึ่งมักจะสามารถสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทั้งสองข้าง หากคุณปล่อยให้เย็นด้านหนึ่งถึง 30 ° C อีกด้านหนึ่งจะร้อนกว่าอุณหภูมิ 45 ° C มากดังนั้นมันจะสามารถระบายความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมได้ การระบายความร้อนแบบบังคับ (พัดลม) อาจปรับปรุงประสิทธิภาพ

คุณจะต้องสร้างตู้เย็น (มินิ) ด้วย TECs ระหว่างครีบระบายความร้อนทั้งด้านในและด้านนอกกล่อง ขนาดและการใช้พลังงานของ TECs จะขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่จะต้องกำจัด

คุณมี "เครื่องมือ" สามอย่างที่ใช้:

1. ) ลดความต้านทานความร้อนจากแหล่งความร้อนของคุณไปยังบรรยากาศ

2. ) ลดความร้อนที่เกิดขึ้น;

3. ) ลดอุณหภูมิ "แวดล้อม" ลง

อุณหภูมิของอิเล็กทรอนิกส์ = เท

อุณหภูมิโดยรอบ = ตา

สร้างความร้อน = P; โดยทั่วไปจะได้รับในวัตต์ (W)

ความต้านทานความร้อนจาก Te to Ta คือ R; โดยทั่วไปจะได้รับใน (องศา C) / W

Te = Ta + PR อีกวิธีในการเขียนนั่นคือ: Te-Ta = Delta T = PR

คุณมี Te ที่อนุญาตคุณต้องบำรุงรักษา สมมติว่า (เพื่อการสนทนา) มันคือ 80C (176F) คุณตาคือ 45C นั่นหมายความว่าเดลต้า T ของคุณคือ 80C - 45C = 35C ~ ถ้า ~ คุณมีออฟฟิศที่แสนสบายตาจะเท่ากับ 25C และเดลต้าของคุณจะเท่ากับ 80C - 25C = 55C

สำหรับสำนักงาน delta T = PR = 55 สำหรับเหมืองแบบร้อน delta T = PR = 35

ดังนั้นคุณเห็นไหมว่าระเบิดที่ร้อนแรงเพียงทำให้มันยากขึ้น (เป็นไปไม่ได้) ที่จะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณเย็นลง หมายความว่าคุณต้องสร้าง R สำหรับสถานการณ์เหมืองร้อนประมาณ 2 ใน 3 ของสิ่งที่จะเป็นในสำนักงานที่ยอดเยี่ยม คุณสามารถทำได้โดยเพิ่มการนำความร้อนและ / หรือการไหลเวียนของอากาศ

ไม่ใช่สิ่งที่ฉันจะทำ แต่คุณสามารถลด "แอมเบียนต์" ลงในกล่องด้วยหน่วยทำความเย็น ใช่มันจะทำงานถ้าคุณสามารถดึงพลังออกมาได้ ไม่จำเป็นต้องทำให้เบียร์ของคุณเย็น: การลดสภาพแวดล้อมจาก 45C เป็น 20C น่าจะเพียงพอสำหรับแล็ปท็อปของคุณไม่ให้ทอด

คุณสามารถลด P ได้โดยการซื้อแล็ปท็อปและ / หรือการโอเวอร์คล็อกอย่างระมัดระวัง หากคุณกำลังบันทึกข้อมูลคุณไม่จำเป็นต้องใช้ Quad Core เอาต์พุตสูงสุดกับ GPU ที่อนุญาตให้เล่นวิดีโอเกม FPS ล่าสุด ร้านค้าสำหรับพลังงานต่ำ