열전달 설계 - 히트싱크(Heat Sink)

소개글

열전달 설계 - 히트싱크(Heat Sink)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Heat Sink의 시장 동향
Ⅰ.히트싱크(Heat Sink) 종류 및 형상

2. 설계 변수 찾기
Ⅰ.설계 변수의 선정 매트랩 분석
Ⅱ. 설계 변수 설정

3. Heat sink의 제원 결정
Ⅰ.K 값의 선정
Ⅱ.T∞의 값의 선정
Ⅲ.베이스 두께
Ⅳ.접촉저항 Rt,c''의 선정
Ⅴ. Fin과 베이스의 접촉 저항

4.Heat Sink의 설계변수 결정
Ⅰ.fin의 두께
Ⅱ.대류열전달 계수(h)
Ⅲ. Lf(핀의 길이)
Ⅳ. Ab(베이스 단면적)
Ⅴ. Wf(핀의 폭)

5.최적화
Ⅰ.매트랩을 이용한 최적 설계 변수의 설정
Ⅱ. 출력값 및 선정

Ⅳ. 최종 출력 값 결정

본문내용

실제 과정과 최대한 유사하게 하기 위하여
핀의 끝단은 대류가 된다고 생각하여 문제를 해결하였다.
③Rtot을 구하기 위한 매트랩 코딩
④최적화 변수를 찾기 위한 제한 조건 설정
총저항의 값은 오차범위 0.001% 안에 들어오도록 설정한다.
핀의 면적이 방열판의 면적을 초과하는 조건은 있을 수가 없으므로 걸러낸다.
fan을 이용한 대류 이므로 h값이 25이상인 값을 찾기로 한다
Ⅱ. 출력값 및 선정
①선정조건
-조건1: 출력된 조건들의 최종결과 Tc는 60도를 넘지 않아야 한다.
-조건2: 휜의 개수는 작을수록 가공에 용이하며 경제적이다.
-조건3: 휜은 일체형으로 제작되어 가공이 용이 할수록 좋다.
-조건4: 휜의 길이가 짧을 수록 fan사용시 높은 h값을 사용할 수 있는 fan을 결정할 수 있다.
Rtotopti=2.774597e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.100000e-002
N_opti=30
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.803488e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=2.856622e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.100000e-002
N_opti=29
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.856804e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=2.944391e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.100000e-002
N_opti=28
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.913854e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.038529e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.100000e-002
N_opti=27
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.975044e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.139755e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.100000e-002
N_opti=26
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.040841e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=2.852590e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.000000e-002
N_opti=30
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.854184e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=2.937201e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.000000e-002
N_opti=29
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.909181e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.027733e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.000000e-002
N_opti=28
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.968026e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.124830e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.000000e-002
N_opti=27
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.031139e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.229233e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.000000e-002
N_opti=26
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.099001e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.341799e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.000000e-002
N_opti=25
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.172169e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.341799e-001
h_opti=75
Lf_opti=3.000000e-002
N_opti=25
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.172169e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.024664e-001
h_opti=75
Lf_opti=2.800000e-002
N_opti=30
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=5.966032e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.114968e-001
h_opti=75
Lf_opti=2.800000e-002
N_opti=29
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.024729e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.211582e-001
h_opti=75
Lf_opti=2.800000e-002
N_opti=28
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.087529e+001
Ab=1.010000e-003
Rtotopti=3.315193e-001
h_opti=75
Lf_opti=2.800000e-002
N_opti=27
Wf_opti=3.750000e-002
Tc_opti=6.154875e+001
Ab=1.010000e-003
Heat sink는 일체형으로 가공되어질 것이므로 핀의 개수가 많은 수록 Heat sink의 성능은 좋아지나
가공비가 비싸지므로 경제적 측면에서 좋은 결과라고 볼 수가 없다.
N은 25개와 30개사이를 최적의 핀의 개수로 결정하였다.
Fan은 작은 Fan을 사용하여 강제대류의 범위인 2 Ab의 면적은 N*Acut을 방열판의 넓이에서 뺀 값으로써 상관관계가 있고, Ab가 클수록 가공이 용이하다.
핀의 길이는 최대 0.031m를 초과할 수 없다.
Ⅳ. 최종 출력 값 결정
단위
총저항
Rtotopti
0.2774597
(K/W)
열전도 계수
K
237
W/mK
외부 온도
T∞
40
℃
칩온도
Tc_opti
58.03488
℃
베이스 단면적
Ab
0.00101
mm2
접촉 저항
R"t.c
0.000007
m2K/W
대류 열전달 계수
h_opti
75
W/m2K
방열판 길이
lc
10
mm
방열판 두께
tc
37.5
mm
방열판 폭
Wc
37.5
mm
휜의 길이
Lf_opti
31
mm
휜 두께
tf
1
mm
휜 폭
Wf_opti
37.5
mm
휜의 개수
N_opti
30
-

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