Програма на конференцията "Перспективи за развитие на минната индустрия" - част 7, Авторска
Криваткин Александър, д-р, Юрий Сакуненко, д-р (000 SPETSPLAST-M)
Възможно ли е да се замени алуминият в радиаторите за охлаждане с непластмасов?
Възможно е, но е необходима само пластмаса, не обикновена, а разсейваща топлината.
Поради високата си молекулярна структура пластмасите не провеждат добре топлината. Топлопроводимостта λ за всички пластмаси е практически еднаква (тя се колебае в тесен диапазон от 0,1 до 0,2 тегл./MK). Следователно всички пластмаси принадлежат към класа на топлоизолаторите и се използват успешно в много продукти, в които е необходимо да се поддържайте топлина,
Топлопроводимостта λ на метали (желязо, алуминий, мед и др.), От които са направени радиатори, достига стойности от няколкостотин единици (200-400wt \ M K), което е хиляди пъти повече от пластмаси. Изглежда, че такава разлика веднъж завинаги затваря възможността за пълна подмяна на металите с пластмаси в охлаждащите устройства. Въпреки това, като се вземат предвид спецификите на някои режими на охлаждащи процеси и съвременните постижения в областта на полимерните композити, такава възможност стана реална.
Нека направим резервация веднага, подобна подмяна не винаги е възможна, но е препоръчително при радиатори с т.нар. естествено (конвективно) охлаждане, което не използва принудително издухване на въздуха на радиаторите с помощта на вентилатори .
Естествената конвекция се състои от непрекъснат процес на "студени" въздушни частици, приближаващи се до повърхността на радиатора и тяхното локално нагряване. Нагрятите частици въздух (те се характеризират с голям специфичен обем) се движат нагоре, правейки място за нови, студени частици въздух. Получената в този случай топлина постепенно се отделя (разсейва), поради многобройни сблъсъци със съседни частици въздух. По този начин околният въздух играе ролята на особен "Топлоотвеждаща помпа" .
Това е разсейването на топлината в граничните (към повърхността на радиатора) въздушни слоеве ограничаващ етап на топлообмен в системата "генератор на топлина - въздух"
Строго топлофизично изчисление показва, че околният въздух при естествена конвекция просто не е в състояние да разсейва (приема) повече от 5-10 тегловни топлинни енергии от единична топлообменна повърхност. С други думи, въздух "Топлоотвеждаща помпа" има много ограничен капацитет. и когато избирате материал за радиатори, трябва да вземете предвид,че топлопроводимостта λ на материала в интервала 5-10 тегло/mK необходима и достатъчна, за да прехвърли на охлаждащата повърхност цялата топлина, която може да бъде погълната от околния въздух, доколкото е възможно. Следователно използването на материали с по-висока топлопроводимост е технически излишен .
Нивото на топлопроводимост на този конкретен интервал е отправна точка при разработването на формулировки и технологии за получаване на нов клас полимерни композити - топлоотвеждащи (топлопроводими) полимерни композити (TRPK), (термично Проводима Пластмаси , wärmeleitfäхиге Кунстстофе )
TRPK е гранулирана пластмаса, която може да се обработва на стандартни машини за шприцоване във всеки продукт, различно от обикновените пластмаси, способността е фундаментално по-добра (10-100 пъти повече) да провежда топлина през себе си и да я пренася (разсейва) в околния въздух .
Първият TRPK се появи в таблица 1 на световния пазар през последните 2-3 години.
Таблица 1 Производители на TRPK
Топлопроводимост wt/M K
RTP, Imagineering Plastics, САЩ
Именно от тези пластмаси бяха направени истински радиатори за експериментална проверка на горните теоретични заключения.
Фигури 1 и 2 и табл. 1 показва резултатите от сравнителни термични тестове на радиатори със същата форма и размер, изработени от алуминий и TRPK
Макс. Спад на температурата на осветителното тяло
LED температура на кръстовището
Фиг. 1, Експериментално сравнение на охлаждащите характеристики на радиатори от алуминий и TRPK марка "CoolPoly" (топлопроводимост 10-20 wt \ mK) Фигура CoolPolymers (САЩ)
Фиг2, Таблица 2 Експериментално сравнение (LG, Корея) на температурните полета на осветителното тяло MR16 с охлаждащи радиатори от алуминий и TRPK с марка „TEPLOSTOK“ (топлопроводимост 5-10 Wt \ mK) на компанията SPETSPLAST-M, (Русия)