المبرد هو جهاز يستخدم لتبديد الحرارة. تولد بعض الأجهزة الكثير من الحرارة أثناء عملها، ولا يمكن تبديد هذه الحرارة الزائدة بسرعة وتتراكم لتولد درجات حرارة عالية، مما قد يؤدي إلى تلف معدات العمل. في هذا الوقت، هناك حاجة إلى المبرد. المبرد عبارة عن طبقة من وسط جيد التوصيل للحرارة متصل بجهاز التسخين، ويلعب دور الوسيط. في بعض الأحيان، يتم إضافة مراوح وأشياء أخرى على أساس وسط موصل للحرارة لتسريع تأثير تبديد الحرارة. لكن في بعض الأحيان يلعب المبرد أيضًا دور اللص، مثل مشعاع الثلاجة، الذي يستخرج الحرارة بالقوة لتحقيق درجة حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة.
مبدأ العمل
مبدأ عمل الرادياتير هو أن الحرارة تتولد من جهاز التسخين وتنقل إلى الرادياتير ومن ثم إلى الهواء والمواد الأخرى، حيث يتم نقل الحرارة عن طريق نقل الحرارة في الديناميكا الحرارية. الطرق الرئيسية لنقل الحرارة هي التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع الحراري. على سبيل المثال، عندما تتلامس المواد مع بعضها البعض، طالما كان هناك اختلاف في درجة الحرارة، سيحدث انتقال الحرارة حتى تكون درجة الحرارة هي نفسها في كل مكان. ويستفيد الرادياتير من هذه النقطة، مثل استخدام مواد جيدة التوصيل للحرارة، وهياكل رفيعة وكبيرة تشبه الزعانف لزيادة مساحة التلامس وسرعة توصيل الحرارة من جهاز التسخين إلى الرادياتير إلى الهواء والمواد الأخرى.
الاستخدامات
حاسوب
سوف تنبعث وحدة المعالجة المركزية وبطاقة الرسومات وما إلى ذلك في الكمبيوتر حرارة ضائعة عند التشغيل. يمكن أن يساعد المبرد في إزالة الحرارة المهدرة المنبعثة بشكل مستمر من الكمبيوتر لمنع ارتفاع درجة حرارة الكمبيوتر وإتلاف المكونات الإلكترونية بداخله. عادةً ما يستخدم المبرد المستخدم لتبديد حرارة الكمبيوتر مراوح أو مياه تبريد. [1] بالإضافة إلى ذلك، سيستخدم بعض المتحمسين لرفع تردد التشغيل النيتروجين السائل لمساعدة الكمبيوتر على تبديد كمية كبيرة من الحرارة المهدرة، مما يسمح للمعالج بالعمل بتردد أعلى.
ثلاجة
الوظيفة الأساسية للثلاجة هي التبريد للحفاظ على الطعام، لذلك يجب إزالة درجة حرارة الغرفة الموجودة في الصندوق والاحتفاظ بها عند درجة حرارة منخفضة مناسبة. يتكون نظام التبريد عمومًا من أربعة مكونات أساسية: الضاغط، والمكثف، والأنبوب الشعري أو صمام التمدد الحراري، والمبخر. المبرد هو سائل يمكن أن يغلي عند درجة حرارة منخفضة تحت ضغط منخفض. يمتص الحرارة عند الغليان. يدور المبرد بشكل مستمر في نظام التبريد. يزيد الضاغط من ضغط الغاز في مادة التبريد لتهيئة ظروف التسييل. عند مروره عبر المكثف، فإنه يتكاثف ويسيل لتطلق الحرارة، ثم يخفض الضغط ودرجة الحرارة عند مروره عبر الأنبوب الشعري، ثم يغلي ويتبخر لامتصاص الحرارة عند مروره عبر المبخر. بالإضافة إلى ذلك، فإن تطوير واستخدام ثنائيات التبريد في الوقت الحاضر لا يحتوي على أجهزة ميكانيكية معقدة، ولكن كفاءتها ضعيفة وتستخدم في الثلاجات الصغيرة.
تصنيف
تبريد الهواء، وتبديد الحرارة هو الأكثر شيوعًا والبسيط جدًا، أي استخدام مروحة لإزالة الحرارة التي يمتصها المبرد. السعر منخفض نسبيًا والتركيب بسيط، ولكنه يعتمد بشكل كبير على البيئة. على سبيل المثال، سوف يتأثر أداء تبديد الحرارة بشكل كبير عندما ترتفع درجة الحرارة.
أنبوب الحرارة هو عنصر نقل الحرارة مع الموصلية الحرارية العالية للغاية. ينقل الحرارة عن طريق تبخير وتكثيف السائل في أنبوب مفرغ مغلق بالكامل. ويستخدم مبادئ السوائل مثل الامتصاص الشعري لتحقيق تأثير مماثل لتبريد ضاغط الثلاجة. لديها سلسلة من المزايا مثل الموصلية الحرارية العالية، والخصائص الحرارية الممتازة، وتقلب كثافة التدفق الحراري، وعكس اتجاه تدفق الحرارة، ونقل الحرارة لمسافات طويلة، وخصائص درجة الحرارة الثابتة (أنابيب الحرارة التي يمكن التحكم فيها)، والثنائيات الحرارية وأداء التبديل الحراري، و يتميز المبادل الحراري المكون من أنابيب حرارية بمزايا كفاءة نقل الحرارة العالية، والهيكل المدمج، ومقاومة السوائل المنخفضة. نظرًا لخصائص نقل الحرارة الخاصة، يمكن التحكم في درجة حرارة جدار الأنبوب لتجنب التآكل عند نقطة الندى. لكن السعر مرتفع نسبيا.
يستخدم التبريد السائل السائل للتدوير تحت محرك المضخة لإزالة حرارة المبرد. بالمقارنة مع تبريد الهواء، فهو يتميز بمزايا الهدوء والتبريد المستقر والاعتماد المنخفض على البيئة. لكن سعر التبريد السائل مرتفع نسبيًا أيضًا، والتركيب مزعج نسبيًا.
يستخدم تبريد أشباه الموصلات قطعة من مادة أشباه الموصلات من النوع N وقطعة من مادة أشباه الموصلات من النوع P للاتصال بزوج كهربائي. عندما يتم توصيل تيار مستمر في هذه الدائرة، يمكن توليد نقل الطاقة. يتدفق التيار من العنصر من النوع N إلى مفصل العنصر من النوع P لامتصاص الحرارة ويصبح الطرف البارد. يتدفق التيار من العنصر من النوع P إلى مفصل العنصر من النوع N لإطلاق الحرارة ويصبح الطرف الساخن، وبالتالي توليد تأثير توصيل الحرارة. [2]
تبريد الضاغط، استنشاق غاز التبريد ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض من أنبوب الشفط، وضغطه من خلال الضاغط، ثم تفريغ غاز التبريد ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي إلى أنبوب العادم، مما يوفر الطاقة لدورة التبريد، وبالتالي تحقيق دورة التبريد: الضغط ← التكثيف ← التمدد ← التبخر (امتصاص الحرارة). مثل المكيفات والثلاجات.
وبالطبع فإن معظم أنواع تبديد الحرارة المذكورة أعلاه لا يمكن فصلها عن تبريد الهواء في النهاية.
