थर्मल विश्लेषण कैसे करें या एक योग्य इलेक्ट्रॉनिक थर्मल डिजाइनर बनना चाहते हैं।

यह पेपर मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के थर्मल डिजाइन के बुनियादी ज्ञान का परिचय देता है, और थर्मल डिजाइनरों को इन बुनियादी ज्ञान से परिचित होना चाहिए यदि वे थर्मल विश्लेषण करना चाहते हैं या इलेक्ट्रॉनिक गर्मी अपव्यय के योग्य डिजाइनर बनना चाहते हैं। केवल डिजाइनर ही गर्मी चालन के बुनियादी ज्ञान में महारत हासिल करते हैं, उपकरण के कार्य मोड और गर्मी उत्पादन की मात्रा के अनुसार, औद्योगिक साइट हीट कंडक्शन कूलिंग मोड के लिए उपयुक्त एक या कई डिज़ाइन कर सकते हैं, जो औद्योगिक साइट उपकरण हीट कंडक्शन की जरूरतों को पूरा करते हैं।

कुंजी शब्द
ऊष्मा स्थानांतरण मोड
द्रव्यमान संरक्षण समीकरण
हीटिंग डिवाइस के ताप अपव्यय की डिजाइन विधि और प्रक्रिया
प्राकृतिक शीतलन
बलपूर्वक वेंटिलेशन शीतलन
प्रत्यक्ष तरल शीतलन
अप्रत्यक्ष तरल शीतलन प्लेट

लेख सामग्री

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम कहता है कि ऊष्मा हमेशा स्वतःस्फूर्त और अपरिवर्तनीय होती है, उच्च तापमान से निम्न तापमान तक, यानी जब तक तापमान में अंतर है, ऊष्मा स्वतः ही उच्च तापमान से निम्न तापमान तक स्थानांतरित हो जाएगी, जिससे ऊष्मा विनिमय होगा। ऊष्मा स्थानांतरण के तीन तरीके हैं: चालन, संवहन और विकिरण। वे अकेले या एक ही समय में दो या तीन रूपों में दिखाई दे सकते हैं।

द्रव गति में द्रव्यमान के संरक्षण का अर्थ है कि एक निश्चित स्थान से प्रवाहित होने वाले द्रव का कुल द्रव्यमान स्थिर रहता है, और किसी भी प्रवाह समस्या को द्रव्यमान के संरक्षण के नियम को पूरा करना चाहिए। नियंत्रण निकाय का सातत्य समीकरण है:

संवेग संरक्षण का नियम प्रकृति में सबसे महत्वपूर्ण और सार्वभौमिक संरक्षण नियमों में से एक है। यह स्थूल वस्तुओं और सूक्ष्म कणों दोनों पर लागू होता है। यह कम गति से चलने वाली वस्तुओं और उच्च गति से चलने वाली वस्तुओं दोनों के लिए उपयुक्त है। यह रूढ़िवादी और गैर-रूढ़िवादी दोनों प्रणालियों पर लागू होता है। संवेग संरक्षण का नियम एक मौलिक नियम है जिसका पालन किसी भी गतिशील प्रणाली, जिसमें कोई भी प्रवाहित प्रणाली शामिल है, को तब करना चाहिए जब उस पर बाहरी बल न लगे। इस समीकरण की व्याख्या इस प्रकार की जा सकती है: एक नियंत्रण निकाय में एक तरल पदार्थ पर कार्य करने वाला परिणामी बल प्रति इकाई समय में नियंत्रण निकाय से बाहर निकलने वाले संवेग की संचयी मात्रा के बराबर होता है, जिसमें प्रति इकाई समय में नियंत्रण निकाय में प्रवेश करने वाले संवेग को घटाया जाता है और प्रति इकाई समय में नियंत्रण निकाय में तरल पदार्थ के संवेग को घटाया जाता है। नियंत्रण निकाय के लिए संवेग समीकरण है:

ऊष्मा अपव्यय और चालन का डिज़ाइन उपकरण विश्वसनीयता डिज़ाइन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जब तक बिजली में ऊष्मा होती है, ऊष्मा स्रोत होती है, तब तक उत्पन्न ऊष्मा शक्ति के अपव्यय के बराबर होती है। अपव्ययित शक्ति (हीटिंग पावर) थर्मल डिज़ाइन का आधार है और इसे प्रायोगिक और सैद्धांतिक गणनाओं द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। आम तौर पर, सुरक्षा कारक, रूढ़िवादी मूल्य, उचित उच्च को बढ़ाएं। थर्मल डिज़ाइन आम तौर पर सबसे गंभीर परिस्थितियों में डिज़ाइन किया जाता है: उच्चतम परिवेश तापमान और अधिकतम ऊष्मा अपव्यय। आम तौर पर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के ऊष्मा अपव्यय और चालन के डिज़ाइन को निम्नलिखित पहलुओं और चरणों का पालन करना चाहिए:
（1) हीटिंग डिवाइस के ताप अपव्यय क्षेत्र, रेडिएटर या आसपास के वायु माध्यम की परिवेश तापमान सीमा सीमा निर्धारित करें;
（2) संवहनीय घनत्व और ऊष्मा अपव्यय मोड का निर्धारण करें;
（3) कुछ प्रमुख हीटिंग घटकों पर तनाव विश्लेषण करें, उनके अधिकतम स्वीकार्य तापमान और बिजली की खपत का निर्धारण करें, और तापमान संबंध के तहत उनकी विफलता दर का विश्लेषण करें;
（4) हीटिंग डिवाइस और पूरे उपकरण की स्थापना विधि के अनुसार थर्मल घनत्व की गणना करें;
（5) सतह का अधिकतम कार्य तापमान डिवाइस के आंतरिक थर्मल प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किया जाता है;
（6) डिवाइस और अंतिम गर्मी अपव्यय सतह के बीच कुल थर्मल बाधा मूल्य की गणना करें;
（7) ताप उत्पादन माप और अन्य कारकों के अनुसार थर्मल अवरोध की गणना और वितरण करें, और ताप चालन मोड और शीतलन मोड को निर्धारित करने के लिए इसका मूल्यांकन करें

प्राकृतिक शीतलन ऊष्मा अपव्यय, संवहन और विकिरण ऊष्मा हस्तांतरण या ऊष्मा हस्तांतरण के दो से अधिक रूपों के संयोजन की एकल क्रिया है, उच्च विश्वसनीयता, कम लागत के फायदे। प्राकृतिक शीतलन बाहरी वातावरण से बहुत प्रभावित होता है, और चालन पथ में ऊष्मा चालन के लिए आसान बाधाएँ होती हैं, जिससे ऊष्मा चालन प्रतिरोध बढ़ जाता है, जिससे वायु ऊष्मा हस्तांतरण की चालन गति और वायु की प्रवाह खुराक कम हो जाती है। इसलिए, उपकरण के बाहर के वातावरण से हस्तक्षेप के मामले में, यह शीतलन विधि अपेक्षाकृत सरल, कुशल, लागत प्रभावी शीतलन विधि है। इसमें पंखे या ट्रांसफर पंप जैसे शीतलक हस्तांतरण उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है, और उपकरण घटकों के पहनने या विफलता के कारण होने वाली सिस्टम विश्वसनीयता समस्याओं से बचा जाता है। इसलिए, प्राकृतिक शीतलन विधियों को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।

मजबूर वायु शीतलन में, उच्च शक्ति गहन एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और अधिक गर्मी प्राकृतिक हवा शीतलन उपकरण पर भरोसा नहीं कर सकती है, क्योंकि इसमें प्राकृतिक शीतलन में हवा की तुलना में उच्च संवहनी गति और अधिक प्रवाह होता है, और कई अन्य गर्मी चालन मोड मजबूर शीतलन मोड की तुलना में, इस शीतलन मोड में सरल संरचना, कम लागत, आसान रखरखाव के फायदे हैं।

जिसे हम प्रत्यक्ष तरल शीतलन कहते हैं, वह यह है कि उपकरण के इलेक्ट्रॉनिक घटकों का हीटिंग हिस्सा सीधे गर्मी विनिमय के लिए शीतलक के संपर्क में होता है। हीटिंग घटक उत्पन्न गर्मी को शीतलक में स्थानांतरित करते हैं, जिससे गर्मी कम हो जाती है और शीतलक का तापमान बढ़ जाता है, और फिर शीतलक द्वारा अतिरिक्त गर्मी खो जाती है। यह शीतलन विधि उच्च तापीय घनत्व या इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उच्च एकीकरण घनत्व वाले उपकरणों के लिए उपयुक्त है। शीतलन विधि को हीटिंग घटकों और शीतलक की उच्च विशेषताओं की आवश्यकता होती है। शीतलक को इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के कार्य तापमान पर उच्च क्वथनांक, गैर-अपघटन, गैर-वाष्पीकरण और अन्य विशेषताओं की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, और यह भी आवश्यकता को पूरा करना चाहिए कि शीतलक उपकरण के कार्य को प्रभावित न करे।

अप्रत्यक्ष तरल शीतलन, जिसे आमतौर पर अप्रत्यक्ष तरल शीतलन के रूप में जाना जाता है, यह दर्शाता है कि शीतलक सीधे हीटिंग इलेक्ट्रॉनिक घटकों के संपर्क में नहीं आता है, लेकिन बाहरी उपकरण बेस प्लेट और हीटिंग घटकों के अन्य मध्यवर्ती मॉड्यूल के माध्यम से अप्रत्यक्ष शीतलक को गर्मी उत्पादन गर्मी से संपर्क करने के लिए, ठंडा तरल गर्म होने के बाद और फिर अप्रत्यक्ष शीतलन के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए शीतलक नुकसान की सतह के माध्यम से। अप्रत्यक्ष तरल शीतलन प्रणाली के डिजाइन में मुख्य रूप से ताप स्रोत और मध्यवर्ती माध्यम के बीच एक अच्छे तापीय चालन पथ की आवश्यकता होती है ताकि थर्मल संपर्क प्रतिरोध को यथासंभव कम किया जा सके। इस विधि में, शीतलक सीधे इलेक्ट्रॉनिक घटकों के संपर्क में नहीं आता है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदूषण को कम कर सकता है, और शीतलक की आवश्यकता प्रत्यक्ष शीतलन तरल की तुलना में अधिक है, और रखरखाव सरल है।