Bakgrunnur

Hitaútbreiðsla eininga upplifir eftirfarandi stig: Hitasöfnun eftir misnotkun á hitauppstreymi frumna, hitauppstreymi frumna og síðan hitauppstreymi eininga. Hitahlaup frá einni frumu hefur ekki áhrif; Hins vegar, þegar hitinn dreifist til annarra frumna, mun útbreiðslan valda domino-áhrifum, sem leiðir til hitauppstreymis á allri einingunni, sem losar gríðarlega orku. Mynd 1sýnas niðurstaða varma hlaupapróf. Einingin kviknar vegna ómótstæðilegrar útbreiðslu.

Hitaleiðni innan frumu verður mismunandi eftir mismunandi áttum. Hitastuðullinn verður hærri í áttinasamhliðameð rúllukjarna frumu; en stefnan sem er lóðrétt á rúllukjarna hefur lægri leiðni. Þess vegna er varmadreifing frá hlið til hlið milli frumna hraðari en hún gerir í gegnum flipa til frumna. Þess vegna má líta á útbreiðsluna sem einvíddar útbreiðslu. Þar sem rafhlöðueiningar eru hannaðar fyrir meiri orkuþéttleika er bilið milli frumna að minnka, sem mun versna varmaútbreiðslu. Þess vegna verður litið á að bæla eða hindra dreifingu hita í einingunni semáhrifleið til að draga úr hættum. 

Leiðin til að bæla hitauppstreymi í einingu

Við getum haldið aftur af hitauppstreymi með virkum eða óvirkum hætti.

Virk bæla

Virk varmadreifingarbæling byggist að mestu á hitastjórnunarkerfi, eins og:

1) Settu kælipípur á botn eða innri hliðar einingarinnar og fylltu með kælivökva. Flæði kælivökva getur í raun dregið úr útbreiðslu.

2) Settu upp slökkvirör ofan á einingu. Þegar hitauppstreymi er á flótta mun háhitagasið sem losnar úr rafhlöðunni kveikja á rörunum til að úða slökkviefni út til að bæla útbreiðslu.

Hins vegar þarf varmastjórnun aukahluta, sem leiðir til hærri kostnaðar og minni orkuþéttleika. Það er líka möguleiki á að stjórnunarkerfið taki ekki gildi.

Hlutlaus kúgun

Hlutlaus bæling virkar með því að hindra útbreiðslu í gegnum adiabatískt efni milli hitauppstreymisfrumna og eðlilegra frumna.

Venjulega ætti efnið að vera í:

1. Lítil hitaleiðni. Þetta er til að lækka hraða hitadreifingar.
2. Háhitaþol. Efnið ætti ekki að leysast upp við háan hita og missa getu hitauppstreymis.
3. Lágur þéttleiki. Þetta er til að lækka áhrif magn-orkuhraða og massa-orkuhraða.

Hin fullkomna efni getur á meðan hindrað hitadreifingu á sama tíma og tekið í sig hita.

Greining á efni

• Airgel

Aerogel er nefnt sem „léttasta hitaeinangrunarefnið“. Það er vel framkvæmt í hitaeinangrun og vigt létt. Það er mikið notað í rafhlöðueiningu til varma útbreiðslu verndar. Það eru til margar tegundir af loftgeli, eins og kísildíoxíð loftgel, loftgel, loftgel úr glertrefjum og foroxuðum trefjum. Airgel hitaeinangrunarlag af mismunandi efnum hefur margvísleg áhrif á hitauppstreymi. Þetta er vegna þess að fjölbreytni varmaleiðni stuðullsins, sem er mjög tengdur ör uppbyggingu þess. Mynd 2 sýnir SEM útlit mismunandi efnis fyrir og eftir bruna.

Rannsóknir sýna að þó að hitaeinangrun trefja sé lægra í verði, er árangur þess að hindra hitaútbreiðslu verri en loftgel efni. Meðal mismunandi tegunda loftgela er foroxað trefjaloftgel best, þar sem það heldur uppbyggingunni eftir bruna. Loftgel úr keramiktrefjum gengur einnig vel í hitaeinangrun.

• Fasabreytingarefni

Fasabreytingarefni er einnig mikið notað til að bæla útbreiðslu hitauppstreymis vegna geymsluhita þess. Vax er algengt PCM, með stöðugt hitastig í fasabreytingum. Á hitauppstreymiá flótta, hita losnar gríðarlega. Þess vegna ætti PCM að hafa háttframmistöðuað gleypa hita. Hins vegar hefur vax litla hitaleiðni, sem hefur áhrif á hitaupptöku. Til að stuðla að frammistöðu þess reyna vísindamenn að sameina vax við önnur efni, eins og að bæta við málmögnum, nota málmfroðu til að hlaða PCM, bæta viðgrafít, kolefni nanó rör eða stækkað grafít, osfrv. Stækkað grafít getur einnig haldið aftur af loganum sem stafar af hitauppstreymi.

Vatnssækin fjölliða er einnig eins konar PCM til að halda aftur af varmaflugbraut. Algeng vatnssækin fjölliða efni eru: kvoða kísildíoxíð, mettuð kalsíumklóríðlausn,Tetraetýl fosfat, tetrafenýl vetnisfosfat, sodium pólýakrýlat, o.s.frv.

•  Hybrid efni

Ekki er hægt að halda aftur af hitauppstreymi ef við treystum aðeins á loftgel. Til farsældareinangrahitann, þurfum við að sameina loftgelið með PCM.

Fyrir utan blendingsefnið, getum við einnig smíðað marglaga efni með ýmsum hitaleiðnistuðlum í mismunandi áttir. Við getum notað efni með mikilli hitaleiðni til að leiða hitann út úr einingunni og sett hitaeinangrunarefni á milli frumna til að takmarka varmaútbreiðslu.

Niðurstaða

Það er flókið viðfangsefni að stjórna útbreiðslu hitauppstreymis. Sumir framleiðendur gerðu nokkrar lausnir til að bæla hitadreifingu, en þeir eru enn að leita að einhverju nýju, til að lækka kostnað og áhrif á orkuþéttleika. Við erum enn að einbeita okkur að nýjustu rannsóknum. Það er engin“frábær efni” sem getur algerlega hindrað hitauppstreymi. Það þarf margar tilraunir til að fá bestu lausnirnar.