ניתוח התנגדות תרמית של תכנון ניהול תרמי של סוללה
הגדרה של התנגדות תרמית (התנגדות תרמית).
בתנאים רגילים, העברת החום מתבצעת בשלוש דרכים: הולכה, הסעה וקרינה. הולכה היא העברת זרימת חום מטמפרטורה גבוהה לטמפרטורה נמוכה באמצעות מגע של עצמים. ככל שהמוליכות התרמית של האובייקט טובה יותר, כך המוליכות התרמית טובה יותר. באופן כללי, למתכת יש את המוליכות התרמית הטובה ביותר; הסעה היא העברת זרימת חום דרך זרימת חפצים. ככל שקצב הזרימה של נוזל וגז מהיר יותר, כך נלקח יותר חום; קרינה אינה דורשת מדיום ביניים ספציפי, ושולחת ישירות חום החוצה, והאפקט טוב יותר בוואקום. מוליכות תרמית ירודה היא ההתנגדות בה נתקל חום בנתיב זרימת החום, המשקפת את גודל קיבולת העברת החום של המדיום או בין מדיה. כאשר חום מועבר בתוך חפץ (בדרך כלל מטמפרטורה גבוהה לטמפרטורה נמוכה), ההתנגדות בה נתקלת נקראת התנגדות תרמית. כאשר חום זורם דרך הממשק של שני מוצקים המתקשרים, הממשק עצמו מציג התנגדות תרמית משמעותית לזרימת החום, הנקראת התנגדות תרמית מגע. בתהליך של העברת חום הסעה, ההתנגדות התרמית בין הקיר המוצק לנוזל נקראת התנגדות תרמית להעברת חום. ההתנגדות התרמית כאשר שני עצמים בעלי טמפרטורות שונות מקרינים חום זה לזה נקראת התנגדות תרמית קרינה.
גורמים להתנגדות תרמית
הגורמים העיקריים להתנגדות תרמית הם כדלקמן: מוליכות תרמית של חומרים: לחומרים שונים יש מוליכות תרמית שונה. לחומרים עם מוליכות תרמית נמוכה, כמו כמה חומרי בידוד, תהיה חסימה גדולה יותר לזרימת החום, וכתוצאה מכך התנגדות תרמית מוגברת. לדוגמה, המוליכות התרמית של האוויר נמוכה, והעברת החום תפגע משמעותית בנוכחות שכבת אוויר. עמידות תרמית למגע: כאשר שני משטחים מוצקים נמצאים במגע, שטח המגע בפועל קטן משטח המגע הנראה בגלל גורמים כמו חספוס פני השטח, לחץ לא מספיק, נוכחות של זיהומים או שכבות תחמוצת, וכתוצאה מכך עמידות תרמית למגע. לדוגמה, במכשירים אלקטרוניים, תיווצר התנגדות תרמית למגע אם המגע בין השבב לגוף הקירור אינו הדוק לחלוטין. גיאומטריה וגודל: גורמים גיאומטריים כגון צורה, עובי ואורך של עצם משפיעים על נתיב העברת החום, וכתוצאה מכך התנגדות תרמית. לאובייקטים ארוכים ודקים יותר יש מסלול ארוך יותר לזרימת חום, וההתנגדות התרמית גדולה יחסית. חסימת קרינה תרמית: קרינה תרמית היא דרך חשובה להעברת חום בסביבות טמפרטורות גבוהות. עם זאת, התנגדות תרמית תתרחש אם ישנם עצמים או משטחים החוסמים קרינה תרמית. התנגדות לזרימת נוזלים: במקרה של העברת חום הכוללת נוזל (נוזל או גז), גורמים כמו קצב הזרימה, הצמיגות, הצורה והגודל של התעלה ישפיעו על אפקט העברת החום וייצרו התנגדות תרמית.
כיצד להפחית את ההתנגדות התרמית למגע בניהול תרמי של ערכת סוללות
1. ייעל את החספוס של משטח המגע: באמצעות עיבוד עדין, צמצם את החספוס של משטח המגע, הפוך את המגע לקומפקטי וחלק יותר, ובכך הפחית את ההתנגדות התרמית למגע.
2. בחרו חומרי מגע מתאימים: השתמשו בחומרי ממשק בעלי מוליכות תרמית טובה, כגון רפידות סיליקון מוליכות תרמיות, ג'לים מוליכים תרמית וכו', כדי למלא את הרווחים הזעירים בין משטחי המגע ולשפר את העברת החום.
3. הגדל את לחץ המגע: הגבר כראוי את לחץ המגע בין הסוללה לרכיב פיזור החום, אך הקפד לא לחרוג מטווח הסובלנות של הסוללה כדי להקטין את פער המגע ולשפר את יעילות העברת החום.
4. טיפול פני השטח: בצע טיפול משטח מיוחד על משטח המגע, כגון ציפוי כסף, ציפוי זהב וכדומה, לשיפור המוליכות התרמית של המשטח.
5. ייעל את תהליך ההתקנה: ודא דיוק ועקביות במהלך תהליך ההתקנה כדי למנוע חריגות התקנה המובילות למגע לקוי.
6. תחזוקה ובדיקה שוטפת: נקה את הלכלוך, התחמוצות וכו' על משטח המגע בזמן כדי לשמור על משטח המגע נקי ובעל מוליכות תרמית טובה.
