Доброго времени суток!

Есть необходимость эффективно отводить тепло с площадки 60х60мм.

Нужно отводить мощьность 220Вт.

Охлаждение производится при комнатной температуре.

Желательно чтобы температура площадки не поднималась выше 35*C.

Охлаждать с помощью воды возможности нет.

Т.е. интересуют пассивные(радиаторы) или активные(радиатор+вентилятор [cooler]).

Возможно ли добиться заданных параметров?

Возможно что кто-то уже делал выбор?

Если да, то в какую сторону смотрели.
[Статьи по компьютерным кулерам читал. Слишком всё мутно в этом.]

Спасибо!

А что мутного? Я бы именно в этом направлении копал.

Элемент Пельтье с последующим рассеиванием тепла на "взрослом" радиаторе - посмотрите классику жанра - Fisher, там можно подобрать. Ясно, что это поболее кулера.

Это где-то тепловое сопротивление 0.04...0.05 C/W воздушное охлаждение в комнатных условиях , говорите

Только вот лучшие "компьютерные" воздушные примерно на порядок БОЛЬШЕЕ тепловое сопротивление обеспечивают.

Ну, 35С , пожалуй, слишком оптимистично. Если окружающая 35С, то где же перепад температур? За счет чего тепло отводить?
При температуре градусов в 70-80 можно надеяться сдуть такое тепло. Площадка должна быть медной и сидеть на радиаторе с подошвшй миллиметров 6-8, минимум. В сварочнике два 80мм вентилятора с радиатора 80х300мм + ребра 25мм что-то похожее сдувают.
При перепаде температуры в 30С с одного кв см радиатора сходит 40-50 милливат. При хорошем обдуве можно это умножить на 8-10.

Смотря какая температура воздуха. Гденить в Воркуте может и обеспечит 35 градусов.
А если серьезно нужно такое сделать, то искать у оверклокеров холодильные установки с компрессором и прочим.

Ежели подошву-основание радиатора изготовить в виде пустотелой коробочки, по принципу тепловой трубки (при горизонтальном расположении - так вообще с возвратом ОЖ самотеком ) - то можно сделать весьма большую площадь основания почти без увеличения теплового сопротивления по площади его...
К охлаждаемой поверхности придется припаять, я думаю...Следя за тем, чтобы слой припоя был очень тонким....
А сам радиатор из тонких медных пластин с шагом порядка миллиметра - такие бывают.
Осталось обеспечить для перепада температур порядка 10 град - расход охлаждающего воздуха порядка 30 литров/сек.

Технически все это решаемо...

К водопроводу подключиться ПМСМ , проще...
Всегда так делали в подобных случаях...
Главное, чтобы была термозащита...
Одна трубочка от крана, одна в раковину
Расход охл. воды на перепад в 10 град - 5-10 мл/ сек

Более радикальный вариант - увеличив площадь основания принципом тепловой трубки - между основанием и радиатором элементы пелетье...
Тогда можно и без перепада, и даже с отрицательным перепадом работать...Но надо чего-то потребить из электричества... Практически те же 200 вт ...

Похоже, Пельтье в таких случаях только добавляют проблем.

При Tокр > 30°C по другому не решится.


http://soft.mail.ru/pressrl_page.php?id=32518

"Комнатная температура" у вас какая? Это очень важный вопрос. Если эта "комнатная температура" близка к 35*С, то придется применять активный "отсос" тепла при помощи элементов пельтье. При этом общий КПД системы снизится примерно в два раза.

Если комнатная температура не выше 20-25*С, тогда можно попытаться ограничиться только пассивными тепловыми трубками для отвода тепла от площадки на 10-20 см в зоны, где можно разместить радиаторы с вентиляторами достаточных габаритов.

Люди, элементами Плетье действительно можно 200 ватт отвести?

Да какие трубки будут работать при 35 градусах - чего-либо кипеть заставить можно будет только при очень низком давлении - неэффективно, да и для сколь-нибудь эффективной конденсации разница температур должна быть ну под пару десятков градусов.... какие уж тут сотые доли градуса на ватт.

нет , если только десяток их насыпать по здоровенное площади а 60х60мм не прокатит никак. У них собственное тепловое сопротивление высокое, при больших прогоняемых потоках тепла они чаще вредят чем пользу приносят.

Так и думал. Да, еще пришло в голову - можно к кондиционерщикам обратится, если компрессора от холодильника мало.

Утверждать на 100% не стану, т.к. собственный опыт пока маловат, но на вскидку, вполне возможно.
Возможно это не удасться сделать на одном модуле (типовые размеры 40х40 мм), но на 2...4-х можно.
Вот, посмотрел у Криотерма, модулей много, самый мощный TB-199-1,4-0,6 (DRIFT-0,6) холодильную мощность в 200 Вт имеет при перепаде примерно 8*С

Так что отвести 200 Вт тепловой мощности на 10-20 см от точечного источника тепла не проблема, главная проблема в том, что это тепло, плюс тепло от пельтье (КПД около 0.3-0.5) потом нужно рассеять в окружающую среду. У топикстартера есть возможность рассеять возле прибора около 500 Вт тепла?


У вас несколько устаревшие сведения о тепловых трубках. Современные трубки работают в любом положении и при любом перепаде температур, даже менее градуса. Выглядит это просто как медные трубки (довольно хрупкие) с теплопроводностью в сотни раз больше, чем у меди. Главная проблема - не перегреть, тогда теплопроводность резко падает в десятки раз.

Сейчас как раз занимаюсь термостатом на пельтье и тепловых трубках - удивительные изобретения человека. Не пощупал бы живьем - сам не поверил бы.

Ага, с той-же эффективностью, что и пустая медная трубка

Эффективность, конечно, соответствует твердому телу с высокой теплопроводностью. Т.е. для передачи теплового потока ессно требуется градиент температур. Но он будет в столько же раз меньше, в сколько раз больше теплопроводность...

Ну какое рабочее тело это у нас кипит и конденструется при температурах отличающихся менее, чем на градус и при этом для перехода их одного агрегатного состояния требует заметное количество энергии, дабы собственно и осуществлять пренос энергии c эффективностью в "сотни раз" превышающей медь??? Чудес не бывает - тепловые трубки работают в ограниченном температурном диапазоне грячего конца и требуют температурного градиента далеко не градус.

Жидкости. Вода, в частности. Или назовите, пожалуйста, температуру конденсации в тех же условиях, в которых температура кипения
воды 100°С ...

Вода хорошо работает ... Хотя используют и другие иногда...
Таблицу удельной теплоты парообразования при разных давлениях искать?


PS C плавлением та же фигня - пока все не расплавится , температура одна и та же для чистых.
Это используется для реперных точек при калибровке термометров...

PPS да нормально все с тепловыми трубками... я раньше написал правильно - работает оно так... надо ж как-то площадь развивать
чтобы было куда пелетье нацеплять... Ограниченный температурный диапазон горячего конца для практических целей достаточен как правило...Он же не одной точкой ограничен..
Хотя можно и просто воду гонять по кругу, кому что нравится... однако ж изменение агрегатного состояния позволяет все же меньший перепад температуры получить в принципе (если сопротивление циркуляции носителя не помешает, например, то есть трубочки слишком тоненькие )

А что это Вы мою цитату прервали на полуслове?


Обязательно! И прикинуть диаметр этой "трубочки" работающей на воде "кипящей" при 35 градусах и отводящей 200W.

...за оверквотинг меня уже пинали, а за недоквотинг - еще нет...
Так что до сих пор был под впечатлением оверквотинга, старался сокращать....
Но пожалуйста - с учетом продолженной цитаты, ответ все равно - вода... или что-то похожее





Я там знаю?
200 ВТ снимется, если будет кипеть примерно 100 мг/сек (0.0001 л/сек) воды... При этом пара будет образовываться примерно 100 мл/сек.
При пониженном давлении (20mm рт.ст. вроде как надо для 20°С , но можете меня поправить) теплота парообразования чуть увеличится... В посту номер 7 я предлагал не тонкую трубочку делать, "а плоскую коробочку"... "Тепловая труба" - это только название, на самом деле не всегда обязана быть очень очень тонкой и очень очень очень длинной...

Если в распоряжении есть только готовые - ну, параллелить можно. Путь сокращать можно - нам ведь далеко нести тепло не надо радиатор рядом.



PS А, собственно, что доказать нужно? Что тепловые трубки не работают?
Ну, хорошо, не работают. Или малоэффективны, если угодно...

Работают отлично в условиях для которых спроектированы, но не панацея на все случаи жизни.

Сильно настаивать не буду, ибо уже писал, что опыт маловат и могу говорить только то, что читал про трубки.
Сейчас времени искать ссылки нет, да и на русском маловато что есть, главным образом популярное чтиво на сайтах оверклоккеров.
Вот пример сверху гугля:
Тепловые трубы широкого применения
Там есть несколько конкретных цифр.
Температурный диапазон вполне достойный для работы прибора при "комнатной температуре".
Плотности потока отводимого тепла тоже достаточные (до 200 Вт/см^2)
А по поводу необходимых градиентов, то для переноса значительной мощности нужен, конечно не градус, а больше.
Но как я уже писал раньше, если перепада в 10-15*С не хватит (35*С - 20...25*С) то нужно дополнительно применять пельтье.

Весь смысл трубы именно в переносе тепла туда, где можно поставить что-либо громоздкое для охлаждения. Конструкция трубы ввиде плоской коробочки в общем случае бессысленна, ибо ничего, кроме, хоть малого, но дополнительного сопротивления не создаст, а вынос радиатора на десяток-другой миллиметров ничего радикально не улучшит

Наверное имелась ввиду не просто плоская коробочка, а усеченная пирамида, малый срез которой контачит с тепловыделяющей площадкой 60х60 мм, а площадь основания достаточна для размещения нужного кол-ва радиаторов или пельтье.

А вообще, топикстартер так и не ответил, есть ли у него возможность рассеивать отводимое тепло, и на каком расстоянии. А без этого все рассуждения бессмысленны

Д а лишь бы вода сливалась слоем на тепловыделяющую поверхность...
Конструкций такого рода настолько много, что труднее сказать, как нельзя, чем как можно...
Впрочем, всегда видно и все предсказуемо...
А не видно - не рискуй, будь проще, KISS, как говорится...



Собственно, речь шла не о "выносе" радиатора, а о его расширении, увеличении площади для воздушного охлаждения.
Насчет - не улучшит - ну, хз, тут уж надо фитили считать или как Baser пишет - слив внутренней формой обеспечивать. М.б. не коробочка, а ближе к кубу, приток тепла снизу, охлаждение по всем остальным граням - слив на дно... Увеличение площади для радиаторов раз в 6. Или даже увеличить вертикальный размер - тогда как хошь...
Вообще-то самотечные трубы не сильно популярны, ибо не во всяком положении работают... Но бывает по разному...Видывал в бытовых УНЧ вроде как самотечные...
Я не говорил, что надо вешать заведомо неправильную конструкцию - все надо считать...
Даже плавкие вставки не грех иной раз пересчитывать

В одном могу успокоить - в правильно рассчитанной тепловой трубе можно иметь КЗ по температуре , достаточное для практических целей... То есть в той же коробочке - почти одинаковую температуру по всей поверхности , в пределах рассчитанного допустимого теплового потока... Это удобно... Оценить возможности труб можно из приведенных выше данных по воде, и площади тепловыводящей поверхности. То есть, представить себе, что у Вас просто вода при давлении те же 20 мм рт.ст. налита тонким слоем на поверхность и кипит - с непрерывным пополнением новой водой при той же температуре... Пожалуй, это может быть и лучше, чем просто проточная вода...

Плохо поставленная задача, мы больше гадаем чего и как хотел автор, чем даем конкретные предложения.


Если речь идет о небольшом (в несколько раз) увеличении площади теплосъема при небольщой длине устройства(сотня мм), то проще всего использовать цельнометаллическую (например из Al сплава) пирамидку.
Температурный перепад на ней будет определяться примерно так

dT~300*L*ln(Sp)/(Sp-1)
где Sp=Sк/Sн Sк- конечная площадь, Sн- начальная, L- длина
т.е. если например, Sp~2.7 и L =0.1м , то dT~17 град
Если же нужны большие длины, то все таки лучше - водяное, циркулиционное или проточное, чем тепловые трубки. С ними, я думаю, будет больше проблем при изготовлении и отработке.

В общем провел целую исседовательскую работу по системам охлаждения.


Пришел к некоторым выводам:

=====================

1) У радиатора основание должно быть медное обязательно (теплопроводность 401(ед писать не буду)(по сравнению с аллюминием чуть ли не в 2 раза Больше)) В идеале делать основание из цельного куска алмаза )).

2) Основание должно быть идеально ровным. Иначе все пустоты будут заполнены термопастой, теплопроводность у которой в сотни раз меньше чем у меди (у наиболее распр термопасты КТП8 - коэф теплопр = 1).

3) Использование термопасты с большим коэф теплопроводности (осн функц термопасты вытеснять воздух и заполнять ниши между пов-ми) значительно улучшает результат (есть алмазные термопасты, на практике к-ые исследовать не удалось к сожалению).

4) Отвод тепла от основания должен осуществляться тоже медью (лепески радиатора могут быть из аллюминия).

5) Количество лепесков должно быть очень большим!!! 

6) Обязательно должен быть кулер, чтобы выдувать тепло из радиатора. Иначе при такой мощьности он греется как лампочка 150Вт.

=====================

Результат:

Хороший отвод тепла. Радиатор практически комнатной температуры.

Про пельтье:

Если мощьность отводимая мала, то имеет смысл ставить. 

Нужно от элемента пельтье от самого эфеективно забирать тепло. Иначе результат может получиться и хуже. К тому же ток этот пельте потребляет как лошадь.