دراسة حول المشتت الحراري

و يبين الرسم السابق كيفية عمل المشتت

حيث أن الحرارة المنبعثة من المعالج هي باللون الأحمر و الهواء الذي يتم ضخه من المرحة باللون الأزرق

نستخلص مما سبق أن المشتت هو العنصر الأهم في عملية التبريد

في المعالجات القديمة كان يتم الاعتماد على المشتت فقط بدون أي وسيلة تبريد إضافية

و لكن مع تطور المعالجات و ازدياد سرعتها و ترددها أصبح من الضروري تزويد المشتت بوسيلة ساعدة لتبريده فتم تزويد المشتت بالمراوح

و تعتمد كفاءة نقل الحرارة من المعالج إلى المشتت إلى الهواء الخارجي على المعدن المصنوع منه المشتت

لذلك عندما نريد أن نشتري مشتت حراري علينا أن نراعي ما يلي

المعدن المصنوع منه المشتت

شدة صقل قاعدة المشتت

حجم المشتت الخارجي

من المعلوم للجميع بأن المعادن تختلف فيما بينها من حيث قدرتها على نقل الحرارة

و من المعادن المستخدمة بكثرة في صناعة المشتتات

الألمنيوم و النحاس و الفضة

وهو الأكثر انتشارا و استعمالاً و ذلك لانخفاض سعره و توفره بكثرة و خفة وزنه و سهولة تشكيله

نتيجة لتطور المعالجات و ازدياد سرعتها و بالتالي ازدياد حرارتها تم الانتقال إلى النحاس و ذلك نظراً لكونه أكثر قدرة على نقل الحرارة من الألمنيوم

فهو أفضل من النحاس و الألمنيوم و لكن من المعلوم أن سعر الفضة غالي

نلاحظ أن بعض شركات تصنيع المشتتات عمدت إلى دمج النحاس مع الألمنيوم و ذلك بجعل قاعدة المشتت من النحاس و باقي المشتت من الألمنيوم

من المعروف أن صقل سطح معدن ما هو أن يصبح هذا السطح أملساً

و لهذا الصقل درجات

فكلما كان الصقل لقاعدة المشتت أفضل كلما كان التلامس بينها و بين سطح المعالج أفضل

في الصورة السابقة يمثل اللون الرمادي قاعدة المشتت و الأحمر يمثل سطح المعالج

نلاحظ أن التلامس بين السطحين غير تام و غير متكامل

و تكون نسبة التلامس معتمدة على نسبة الصقل لسطح المعدن

فشدة الصقل في الصورة الأولى مختلفة عن الثانية

نلاحظ أن الصورة الثانية تمثل صقلا أفضل للسطوح

إذا أردنا أن نؤمن التبريد لغرفة مساحتها 5*5 أمتار

و جلبنا جهازي تبريد أحدهما كبير و الأخر صغير أيهما يؤمن التبريد أسرع

طبعاً الكبير

حسنا

لو سكبنا قليلاً من الطعام الساخن في وعاء كبير و تركنا الباقي في القدر أيهما يبرد أسرع

طبعا المسكوب في وعاء كبير و ذلك لأن الهواء المعرض له الإناء أكثر

كذلك المشتت الحراري كلما زادت مساحته كلما زادت كفاءته و أدى ذلك إلى انتشار أكثر للحرارة

نلاحظ أن المشتتات غالبا ما تكون مصنوعة على شكل قاعدة و عليها شفرات كلما كانت الشفرات أكثر كلما كان أداء المشتت أفضل و ذلك لأن انتشار الحرارة منها سيكون أسرع و أكثر نتيجة لضخ الهواء البارد عن طريق المروحة من خلالها

أخيرا

علينا أن نراعي عند شراء المشتت ما يلي

أن تكون قاعدة المشتت مصنوعة من النحاس

أن يكون سطحه أملساً بشكل فائق أن مصقولاً بعناية مثل المرآة

أن يكون المشتت كبيراً و عدد الشفرات كثير

ذكرنا سابقاً أن المشتت يلزمه مروحة لضخ الهواء خلال شفراته لتبديد الحرارة الممتصة من المعالج

و بالتالي كلما كان عدد شفرا ت المروحة أكثر و كلما كان قطرها أكبر كلما كانت عملية ضخ الهواء ضمن المشتت أكبر و كانت عملية تبديد حرارة المشتت الممتصة من المعالج أكثر و كان دخول و خروج الهواء أسرع

لذلك يجب الانتباه عند شراء المشتت إلى مروحته حيث تكون

•

تتناسب مع حجم المشتت و ذكرنا سابقا أن يكون المشتت كبيراً و بالتالي قطرها كبير

•

عدد الشفرات يتناسب مع حجم المروحة

•

سرعة دوران المروحة كلما كبر عدد لفات المروحة كلما كان كميه الهواء الداخلة والخارجة اكبر وبالتالي شفط أو طرد سريعين للهواء

•

أن تكون المرحة ذات ثلاثة أسلاك للتوصيل حيث يكون السلك الثالث هو عبارة عن حساس لسرعة دوران المروحة و يؤمن معلومات عن سرعة دوران المروحة للبيوس

•

ذكرنا سابقاً أنه تم الاستعانة بالمعجون الحراري ليقوم بملء الفراغات و الشقوق بين قاعدة المشتت و سطح المعالج و ذلك اعتماداً على درجة صقل المعدن بحيث يؤمن أفضل تلامس بين سطح المعالج و قاعدة المشتت و يؤمن بالتالي نقل أمثل للحرارة من المعالج إلى المشتت هو معجون مكون من مواد معدل التبادل الحراري فيها عالي توضع بين سطح المعالج الذي يصدر الحرارة وبين المشتت
مهمتها نقل الحرارة من السطح الساخن إلى السطح البارد ثم إعادة البرودة إلى سطح المعالج حتى يتم تبريده

وطريقه وضعه هي بوضع نقطه بحجم حبه الرز أو خط في وسط المعالج ثم تركيب المشتت فوق المعالج

ويراعى عدم تحريكه كثيرا حتى لا يدخل الهواء بين المعجون والمعالج فلا يؤدي عمله بالشكل المطلوب

وإذا استعملت نوعية جيدة من هذا المعجون لا شك أنها ستدعم أفضل أداء ممكن في عملية التوصيل

وعند تغييرالمعالج يجب تبديل المعجون الحراري ولا يجدر في أي حال من الأحوال

عند شراء مشتت جديد يجب أن لا نضع معجون حراري على قاعدته في حال كانت قاعدته مزودة بما يسمى القاعدة الحرارية أي كان موجود على القاعدة معجون من المعمل لأن ذلك سيؤدي إلى تكون طبقة سميكة من المعجون و التي بدورها لن تسهم في نقل الحرارة بين سطح المعالج و قاعدة المشتت
على العكس ستؤدي إلى عزل نوعاً ما و بالتالي زيادة حرارة المعالج

لذلك علينا عند تبديل المعالج أو المشتت إزالة المعجون القديم و تتم عملية الإزالة باستخدام بعض المواد الخاصة التي تباع لهذا الغرض مثل ArctiClean و Tuniq TR-1
أو في حال عم توفرها يستعمل الكحول الايثييلي الطبي وهو رخيص ويباع بجميع الصيدليات
و استخدم قطعة من القماش النظيف المصنوعة من القطن لمسح كل من سطحي المعالج والمشتت

و يجب أن يكون المعجون تتوفر فيه الشروط التالية

• قدرته على ملء الشقوق والفتحات بين سطحي المشتت والمعالج وتكوين طبقة متساوية
• قدرته على الالتصاق
• أن يحافظ على تماسكه عند درجات الحرارة المختلفة
• أن لا يجف سريعا ولا يتفتت
• أن يكون غير موصل للتيار الكهربائي
• أن يعمل بكفاءة لمدة طويلة
• أن يكون مرن و ناعم لكي يسهل فرده (درجة اللزوجة)

من أشهر المعاجين الموجودة في الأسواق يعتمد على أكسيد الألومونيوم كمادة موصلة وينصح به دائما

المواد المستخدمة لصنع المعجون الحراري
يحتوي المعجون على واحد أو أكثر من المواد الموصلة للحرارة:
• معجون سيراميكي: وهو عبارة عن بودرة السيراميك مذابة في مادة سيلكونية سائلةاوجيلاتينية(Silicone). أهم المواد السيراميكية المستخدمة هينيترات الألومينيوم وأكسيد الألومينيوم وأكسيد الزنك وثاني أكسيد السليكون. وهذا المعجون هو موصل جيد للحرارة ولون هذا المعالج أبيض مثل لون بودرة السيراميك.

•

معجون معدني : وهويحتوي على حبيبات من معادن صلبة مثل الفضة أو الألمنيوم وهذا المعجون موصل للحرارة أفضل من المعجون السيراميكي ولكنه أغلى ثمنا ولكن يعيبه انه موصل للتيار الكهربائي لذلك يجب الحذر عن استعماله بحيث لا يتسرب خارج قاعدة المشتت

• معجون كربوني : وهو يتكون من موصلات كربونية مثل بودرة الألماس أو ألياف الكربون و هذا المعجون هو الأفضل ولكنه أيضا الأغلى ثمنا

• معجون من المعدن السائل : ويكون من معدن سائل مثل الجاليوم ولكنه نادر وباهظ الثمن

أنظمه التبريد السائلة و التبريد بالفريون والنيتروجين السائل

ظهرت الحاجة إلى أنظمه التبريد السائلة بعدما ظهرت بعض القطع التي تتطلب تبريداً خاصاً بسبب حرارتها الزائدة أو بسبب الحاجة إلى كسر السرعة حيث يتم زيادة أداء الجهاز عن طريق رفع إعدادات معينة في الجهاز مما يؤدي إلى زيادة في حرارة المعالج لذلك ظهرت الحاجة إلى أنظمه تبريد أقوى من الأنظمة الهوائية و لها آليتي عمل

•

النظام المغلق

هونظام يتكون من رادياتور و مواسير لنقل الماء و سطح يلامس المعالج و مراوح ملاصقه للرادياتور لتبريد الماء

•

نظام المضخة

يتكون في الغالب من الماء المقطرمثل الذي يستخدم في رادياتور ومضخة لدفع الماء و رادياتور لتبريد الماء و خزان لحفظ الماء البارد قبل دفعهإلى المعدن الذي يلامس سطح

أما انظمه النيتروجين السائل فهي لا تستخدم بشكل يومي بحكم أنها مكلفه ماديا

و خطرها الشديد على القطع لان النيتروجين السائل

درجه حرارته تقريبا

275

درجه مئوية تحت الصفر

طبعاً هذا البحث و اسع و كبير و ان شاء الله سيتم طرحه لاحقاً في المنتدى

في النهاية أتمنى أن أكون قد وفقت في شرح هذه المعلومات