Белсенді салқындату жүйелері және олардың қолданылуы
Active cooling
Белсенді салқындату жүйелері: электрондық құрылғылар мен ғимараттардағы жылуды басқару, энергиямен жұмыс істейтін механикалық жүйелер, тиімді салқындату.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Активті салқындату – электрондық құрылғылар мен ішкі ғимараттарда дұрыс жылу алмасу мен айналымды қамтамасыз ету үшін қолданылатын жылуды азайту механизмі. Пассивті салқындатудан өзгеше, активті салқындату жұмыс істеу үшін энергия тұтынуға толық тәуелді. Ол жылуды тарату үшін энергия жұмсайтын әртүрлі механикалық жүйелерді пайдаланады. Көбінесе температурасын пассивті тәсілдермен сақтай алмайтын жүйелерде қолданылады. Активті салқындату жүйелері әдетте электр немесе жылу энергиясымен жұмыс істейді, бірақ кейбір жүйелер күн немесе тіпті су электр энергиясымен де қуатталуы мүмкін. Олардың қажетті функцияларын орындауы үшін жақсы күтімде болуы және тұрақты жұмыс істеуі қажет, әйтпесе құрылымдардың ішінде зақымданулар пайда болуы мүмкін. Коммерциялық активті салқындату жүйелерінің мысалдары – үй ішіндегі кондиционерлер, компьютер желдеткіштері және жылу сорғылары.
Active cooling is a heat reducing mechanism that is typically implemented in electronic devices and indoor buildings to ensure proper heat transfer and circulation from within. Unlike its counterpart passive cooling, active cooling is entirely dependent on energy consumption in order to operate. It uses various mechanical systems that consume energy to dissipate heat. It is commonly implemented in systems that are unable to maintain their temperature through passive means. Active cooling systems are usually powered through the use of electricity or thermal energy but it's possible for some systems to be powered by solar energy or even hydroelectric energy. They need to be well maintained and sustainable in order for them to perform its necessary tasks or the possibility of damages within objects could occur. Various applications of commercial active cooling systems include indoor air conditioners, computer fans, and heat pumps.
Қысымды жылу сорғылары
Екі нұсқаның ең көп таралғаны болғандықтан, компрессиялық жылу сорғылары салқындатқыш циклді пайдалану арқылы жұмыс істейді. Ауадағы бу тәрізді салқындатқыш қысымға түсіп, температурасы жоғарылайды, нәтижесінде қызған бу пайда болады. Бұл бу кейін конденсатордан өтіп сұйық күйге айналады, осы процесте қосымша жылу шығарады. Сұйық салқындатқыш кеңейту клапаны арқылы өтетін кезде сұйық пен будың қоспасын құрайды. Буландырғыштан өткенде бу салқындатқыш пайда болып, ауаға таралады, соның арқасында салқындатқыш циклі қайталанады.
Being the more popular variant of the two, compression heat pumps operates through the use of the refrigerant cycle. The vapor refrigerant in the air gets compressed while increasing in temperature, creating a superheated vapor. The vapor then goes through a condenser and converts into a liquid form, dispelling more heat in the process. Traveling through the expansion valve, the liquid refrigerant forms a mixture of liquid and vapor. As it passes through the evaporator, vapor refrigerant forms and expels into the air, repeating the refrigerant cycle.
Тікелей
Бұл әдіс суды буландырып, одан кейін су буы тікелей ауа ағынымен таралып, шағын ылғалдылықты қамтамасыз етеді. Қоршаған кеңістіктің температурасын тиімді түрде төмендету үшін көбінесе суды көп мөлшерде пайдалану қажет.
This method evaporates the water which would then travel directly into the air stream, producing a small form of humidity. It usually requires a decent amount of water consumption in order to properly lower the temperature of the surrounding area.
Тікелей емес
Бұл әдіс суды екінші ауа ағынына буландырып, содан кейін оны жылу алмастырғыш арқылы өткізеді, бұл негізгі ауа ағынының температурасын ылғалдылықты арттырмай төмендетеді. Тікелей булану салқындатқыштарымен салыстырғанда, оның жұмыс істеуі және температураны төмендетуі үшін әлдеқайда аз су керек болады.
This method evaporates the water into a second air stream and then putting it through a heat exchanger, lowering the temperature of the main air stream without adding any humidity. Compared to direct evaporative coolers, it requires much less water consumption to operate and lowering temperature.
Қанаптағы белсенді салқындату (NIAC)
Жақынға батыру белсенді салқындату, немесе NIAC – бұл Wire + Arc Additive Manufacturing немесе WAAM (металлді 3D басып шығару технологиясы) процесінде пайда болатын жылудың жиналуын азайту мақсатында жақында зерттелген жылуды басқару техникасы. NIAC жұмыс резервуарда WAAM-ды қоршалап, металл қосылғанда су деңгейін көтеретін салқындату сұйықтығын қолданады. Сұйықтықпен тікелей жанасу WAAM-нан жылдамдырақ жылуды сырғытуға мүмкіндік береді, бұл температураны айтарлықтай төмендетеді. 2020 жылғы тәжірибеде зерттеушілер NIAC-ті қолдану мүмкіндігін анықтау және оның салқындату қабілетін сынап көргісі келді. Тәжірибе WAAM-нан пайда болатын температураны төмендетуде табиғи салқындату, пассивті салқындату және жақынға батыру белсенді салқындатудың тиімділігін салыстырды. Табиғи салқындату үшін ауа, пассивті салқындату үшін белгілі бір деңгейде тұратын салқындату сұйықтығы, ал NIAC үшін WAAM әрекеттеріне байланысты көтерілетін салқындату сұйықтығы қолданылды. Механикалық қасиеттер: NIAC, керісінше, табиғи және пассивті салқындатуға қарағанда, механикалық қасиеттерді, әсіресе серпімділікті теңестіруге бейім. Олар NIAC тиімді екенін және табиғи және пассивті салқындату сияқты дәстүрлі салқындату әдістерімен салыстыруға болатынын қорытындылады.
Near Immersion Active Cooling, or NIAC, is a thermal management technique that has been recently researched in an effort to reduce the amount of heat accumulation generated by Wire + Arc Additive Manufacturing, or WAAM (a metal 3 D printing technology). NIAC utilizes a cooling liquid that surrounds the WAAM within a work tank and increases the water level when metal is being deposited. The direct contact with the liquid allows for quick withdrawal of heat from the WAAM, decreasing temperature by a significant amount. In a 2020 experiment, researchers wanted to discover the feasibility of using the NIAC and to test its cooling capabilities. The experiment compared the effectiveness of mitigating temperature generated by the WAAM between natural cooling, passive cooling, and near immersion active cooling. Natural cooling used air, passive cooling used a cooling liquid that stays on a fixed level, and NIAC used a cooling liquid that rises based on the actions of the WAAM. Mechanical properties: NIAC tends to equalize the mechanical properties, especially ductility, in contrast to both natural and passive cooling. They concluded NIAC is viable and comparable to conventional cooling methods such as passive and natural cooling.
Пассивті салқындатумен салыстыру
Белсенді салқындату әдетте түрлі жағдайларда пассивті салқындатумен салыстырылады, осылайша салқындатудың қайсысы жақсы әрі тиімді екенін анықтауға болады. Екеуі де көп жағдайда қолданылуы мүмкін, бірақ бірнеше факторға байланысты, біреуі екіншісінен артық тиімді болуы мүмкін.
Active cooling is usually compared alongside passive cooling in various situations to determine which provides a better and more efficient way of cooling. Both of these are viable in many situations but depending on several factors, one could be more advantageous than the other.
Артықшылықтар
Активті салқындату жүйелері температураны төмендету тұрғысынан, әдетте, пассивті салқындату жүйелерінен артық. Пассивті салқындату жұмыс істеу үшін көп энергия қажет етпейді, бірақ ұзақ мерзімде салқындатуға көбірек уақыт кететін табиғи салқындатудан пайдаланады. Көптеген адамдар ыстық немесе тропикалық климатта пассивті салқындатуға қарағанда активті салқындату жүйелерін пайдалануды жөн көреді, себебі ол температураны қысқа мерзімде тиімді түрде төмендетеді. Технологияларда бұл дұрыс жылулық жағдайды сақтауға көмектеседі, негізгі операциялық жүйелердің зақымдануы немесе қызып кету қаупін азайтады. Ол технологиядан бөлінетін жылуды жақсырақ теңгереді және оны тұрақты деңгейде ұстайды. Кейбір активті салқындату жүйелері термоэлектр генераторының қолданылуында көрсетілгендей, өзін-өзі қамтамасыз ету мүмкіндігіне ие, ал пассивті салқындату жұмыс істеу үшін табиғи құралдарға көп тәуелді.
Active cooling systems are usually better in terms of decreasing temperature than passive cooling systems. Passive cooling doesn't utilize much energy for its operation but instead takes advantage of natural cooling, which takes longer to cool over a long period of time. Most people prefer the use of active cooling systems in hot or tropical climates than passive cooling because of its effectiveness in lowering temperature in a short time interval. In technologies, it helps maintain proper thermal conditions, preventing the risk of damages or overheating of the core operation systems. It is able to better balance out the heat generation from the technology, maintaining it in a consistent manner. Some active cooling systems also contain the possibility of being self sustainable as shown in the application of the thermoelectric generator compared to passive cooling where it is highly dependent on natural means to operate.
Кемшіліктер
Активті салқындатудың пассивті салқындатумен салыстырғандағы басты мәселелері – қаржылық шығындар мен энергия тұтыну. Активті салқындатуға көп энергия қажет болғандықтан, ол энергия тиімділігін де, экономикалық тиімділігін де төмендетеді. Тұрғын үйлерде активті салқындату көбінесе бүкіл ғимаратты салқындату үшін көп мөлшерде энергия жұмсайды, бұл қаржылық шығындарды арттырады. Ғимарат инженерлері энергия тұтынудың артуының жаһандық климатқа теріс әсер ететінін де ескеруі керек. Активті салқындатуға қарағанда, пассивті салқындату көбінесе орташа немесе төмен температуралы аймақтарда қолданылады.
The issues with active cooling compared to passive cooling are mainly the financial costs and energy consumption. Because of active cooling's high energy requirement, it makes it much less energy efficient as well as less cost efficient. In a residential setting, active cooling usually consumes a large amount of energy in order to provide enough cooling throughout the entire building which increases the financial costs. Engineers of the building would need to take in account that an increase in energy consumption would also play a factor in negatively affecting the global climate. Compared to active cooling, passive cooling are more seen being used in places with average or low temperatures.