Bộ tản nhiệt là một thiết bị dùng để tản nhiệt. Một số thiết bị sinh ra nhiều nhiệt khi làm việc, lượng nhiệt dư thừa này không thể tiêu tán nhanh và tích tụ tạo ra nhiệt độ cao, có thể làm hỏng thiết bị làm việc. Lúc này cần có một bộ tản nhiệt. Bộ tản nhiệt là một lớp môi trường dẫn nhiệt tốt được gắn vào thiết bị sưởi, đóng vai trò trung gian. Đôi khi, quạt và những thứ khác được thêm vào trên cơ sở chất dẫn nhiệt để tăng tốc hiệu quả tản nhiệt. Nhưng đôi khi bộ tản nhiệt cũng đóng vai trò cướp, chẳng hạn như bộ tản nhiệt của tủ lạnh, cưỡng bức hút nhiệt để đạt được nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phòng.
Nguyên tắc làm việc
Nguyên lý làm việc của bộ tản nhiệt là nhiệt được tạo ra từ thiết bị sưởi và truyền đến bộ tản nhiệt sau đó đến không khí và các chất khác, tại đây nhiệt được truyền qua quá trình truyền nhiệt trong nhiệt động lực học. Các cách truyền nhiệt chính là dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Ví dụ, khi các chất tiếp xúc với nhau, chỉ cần có sự chênh lệch nhiệt độ thì quá trình truyền nhiệt sẽ diễn ra cho đến khi nhiệt độ ở mọi nơi đều như nhau. Bộ tản nhiệt tận dụng điểm này như sử dụng vật liệu dẫn nhiệt tốt, kết cấu dạng vây mỏng và lớn để tăng diện tích tiếp xúc và tốc độ dẫn nhiệt từ thiết bị sưởi đến bộ tản nhiệt ra không khí và các chất khác.
Công dụng
Máy tính
CPU, card đồ họa... trong máy tính sẽ tỏa ra nhiệt thải khi hoạt động. Bộ tản nhiệt có thể giúp loại bỏ lượng nhiệt thải liên tục do máy tính tỏa ra giúp máy tính không bị quá nóng và làm hỏng các linh kiện điện tử bên trong. Bộ tản nhiệt dùng để tản nhiệt máy tính thường sử dụng quạt hoặc tản nhiệt bằng nước. [1] Ngoài ra, một số người đam mê ép xung sẽ sử dụng nitơ lỏng để giúp máy tính tản một lượng lớn nhiệt thải, cho phép bộ xử lý hoạt động ở tần số cao hơn.
Tủ lạnh
Chức năng cơ bản của tủ lạnh là làm mát để bảo quản thực phẩm nên nhiệt độ phòng trong hộp phải được loại bỏ và giữ ở nhiệt độ thấp phù hợp. Hệ thống làm lạnh thường bao gồm bốn thành phần cơ bản: máy nén, bình ngưng, ống mao dẫn hoặc van giãn nở nhiệt và thiết bị bay hơi. Chất làm lạnh là chất lỏng có thể sôi ở nhiệt độ thấp dưới áp suất thấp. Nó hấp thụ nhiệt khi sôi. Chất làm lạnh lưu thông liên tục trong hệ thống lạnh. Máy nén làm tăng áp suất khí của chất làm lạnh để tạo điều kiện hóa lỏng. Khi đi qua thiết bị ngưng tụ, nó ngưng tụ và hóa lỏng để giải phóng nhiệt, sau đó giảm áp suất và nhiệt độ khi đi qua ống mao dẫn, sau đó sôi lên và hóa hơi để hấp thụ nhiệt khi đi qua thiết bị bay hơi. Ngoài ra, việc phát triển và sử dụng điốt làm lạnh hiện nay không có các thiết bị cơ khí phức tạp nhưng hiệu quả kém và được sử dụng trong các tủ lạnh nhỏ.
Phân loại
Làm mát bằng không khí, tản nhiệt là phổ biến nhất và rất đơn giản, đó là sử dụng quạt để lấy đi lượng nhiệt mà bộ tản nhiệt hấp thụ. Giá tương đối thấp và cài đặt đơn giản, nhưng nó phụ thuộc nhiều vào môi trường. Ví dụ, hiệu suất tản nhiệt sẽ bị ảnh hưởng lớn khi nhiệt độ tăng cao.
Ống dẫn nhiệt là bộ phận truyền nhiệt có độ dẫn nhiệt cực cao. Nó truyền nhiệt bằng cách làm bay hơi và ngưng tụ chất lỏng trong ống chân không được bao kín hoàn toàn. Nó sử dụng các nguyên lý chất lỏng như sự hấp thụ mao dẫn để đạt được hiệu quả tương tự như làm lạnh máy nén tủ lạnh. Nó có một loạt ưu điểm như độ dẫn nhiệt cao, tính chất đẳng nhiệt tuyệt vời, sự thay đổi mật độ dòng nhiệt, khả năng đảo ngược hướng dòng nhiệt, truyền nhiệt đường dài, đặc tính nhiệt độ không đổi (ống dẫn nhiệt có thể điều khiển), điốt nhiệt và hiệu suất chuyển đổi nhiệt, và bộ trao đổi nhiệt bao gồm các ống dẫn nhiệt có ưu điểm là hiệu suất truyền nhiệt cao, cấu trúc nhỏ gọn và khả năng cản chất lỏng thấp. Do đặc tính truyền nhiệt đặc biệt, nhiệt độ của thành ống có thể được kiểm soát để tránh ăn mòn điểm sương. Nhưng giá tương đối cao.
Làm mát bằng chất lỏng sử dụng chất lỏng để tuần hoàn dưới sự dẫn động của máy bơm nhằm lấy đi nhiệt của bộ tản nhiệt. So với làm mát bằng không khí, nó có ưu điểm là yên tĩnh, làm mát ổn định và ít phụ thuộc vào môi trường. Nhưng giá của tản nhiệt bằng chất lỏng cũng tương đối cao và việc lắp đặt tương đối rắc rối.
Làm lạnh bán dẫn sử dụng một mảnh vật liệu bán dẫn loại N và một mảnh vật liệu bán dẫn loại P để kết nối thành một cặp điện. Khi một dòng điện một chiều được kết nối trong mạch này, sự truyền năng lượng có thể được tạo ra. Dòng điện chạy từ phần tử loại N đến khớp của phần tử loại P để hấp thụ nhiệt và trở thành đầu lạnh. Dòng điện chạy từ phần tử loại P đến khớp của phần tử loại N để giải phóng nhiệt và trở thành đầu nóng, từ đó tạo ra hiệu ứng dẫn nhiệt. [2]
Làm lạnh bằng máy nén, hít khí làm lạnh ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp từ ống hút, nén qua máy nén, sau đó xả khí làm lạnh ở nhiệt độ cao và áp suất cao vào ống xả, cung cấp năng lượng cho chu trình làm lạnh, từ đó hiện thực hóa chu trình làm lạnh nén → ngưng tụ → giãn nở → bay hơi (hấp thụ nhiệt). Chẳng hạn như điều hòa không khí và tủ lạnh.
Tất nhiên, cuối cùng thì hầu hết các kiểu tản nhiệt trên không thể tách rời khỏi việc làm mát bằng không khí.
