Wat is een warmteverspreider?
Een warmteverspreider is een apparaat dat helpt bij de dissipatie van warmte uit een thermische bron in een warmtewisselingsmedium. Dit is een vrij complexe manier om te zeggen dat een warmtewisselaar helpt om apparaten of apparatuur koel te houden, of in sommige gevallen heet, door warmte te krijgen van waar het wordt gegenereerd naar waar het moet zijn. Dit is meestal vereist wanneer het warmtewisselingsmedium, of de plaats waar de warmte naartoe moet, niet in staat is om zelf de benodigde hoeveelheid warmte te absorberen. Goede voorbeelden van deze theorie zijn de koperen bases op roestvrijstalen kookgerei of de koelvin met vinnen op elektronische componenten met een hoge stroomsterkte. De koperen basis helpt de roestvrijstalen pot warmte op te nemen en vast te houden, en het koellichaam helpt de microprocessor warmte af te voeren.
Warmteoverdracht, of liever voldoende warmteoverdracht, is niet altijd een eenvoudig concept als het lijkt. Het verkrijgen van voldoende warmte van of naar het ene medium of materiaal naar het andere hangt af van een aantal technische factoren die het probleem soms volledig kunnen verwarren. Het grootste probleem in dit verband is het verschil in warmtefluxdichtheid van verschillende materialen. Eenvoudig gezegd betekent dit dat sommige materialen een veel groter blootstellingsoppervlak vereisen dan andere om dezelfde hoeveelheid warmte te absorberen. De koellichamen die gewoonlijk op elektronische componenten worden gemonteerd of de vinnen op een olieverwarming of radiator zijn voorbeelden van hoe de theorie van de warmteverspreider werkt om dit probleem te omzeilen.
Het oppervlak van een transistor met hoge versterking genereert bijvoorbeeld veel meer warmte dan de lucht die ermee in contact komt gedurende een bepaalde periode kan absorberen. Om dit fenomeen te omzeilen, is een warmteverspreider of koellichaam aan de transistor bevestigd. Dit is meestal een zware koperen of aluminium basis met een groot aantal vinnen die uitsteken vanaf het oppervlak. Dit bereikt een grote toename van het volume lucht dat wordt blootgesteld aan de warmtebron, hetgeen het warmtefluxdichtheidsverschil tussen de transistor en de lucht tenietdoet. Op deze manier wordt de kopspreider het primaire warmtewisselaarmechanisme dat de secundaire warmtewisselaar, de lucht, helpt om de gegenereerde thermische energie effectief te absorberen.
Het gebruik van een warmteverspreider is uiteraard beperkt tot toepassingen waarbij het secundaire uitwisselingsmedium niet in staat is de verschillen in warmtefluxdichtheid tussen het en het warmtebronmateriaal te overwinnen. Warmteverspreidende materialen moeten goede warmtegeleiders zijn en het oppervlakteprofiel moet redelijk zorgvuldig worden berekend om de maximale blootstelling en circulatie te bieden. De verbinding tussen de warmtebron en de spreider moet ook een zo efficiënt mogelijke thermische doorgang zijn. Hiertoe worden vaak warmteoverdrachtspasta's op de oppervlakken aangebracht voordat de warmteverspreider wordt bevestigd.