أيهما أفضل، المشتت النحاسي، أو الألومونيوم، أم الإثنين معاً؟

[geekgirl]

للتخصيص و الفائدة العامة، أنقل مشاركتي السابقة من موضوع أسعار و أخبار الهاردوير في السوق المصرية

شباب أنا لم أقصد كل مشتتات زالمان فالمشتتات التى تتحدثون عنها موجوده بالفعل أنا أقصد المشتتات اللى 100% نحاس

صدّق أو لا تصدّق، من بحث متواضع في هذا الموضوع، و لا أدّعي أني الخبيرة في هذا الشأن، إلا أنني وجدت أن المشتتات الـ 100% نحاس ليست فقط أغلى، و لكن المشتتات المثيلة (بمروحة بنفس قوة الدفع CFM) ذات القاعدة النحاسية و الزعانف الألومونيوم أرخص و أفضل... كيف؟؟

السعة الحرارية الحجمية (Volumetric Heat Capacity)

Volumetric heat capacity (VHC), also termed volume-specific heat capacity describes the ability of a given volume of a substance to store internal energy while undergoing a given temperature change, but without undergoing a phase change. It is different from specific heat capacity in that the VHC depends on the volume of the material, while the specific heat is based on the mass of the material. If given a specific heat value of a substance, one can convert it to the VHC by multiplying the specific heat by the density of the substance.

السعة الحرارية الحجمية (VHC)، أيضاً تسمى السعة الحرارية محددة-الحجم، تصف قدرة مادة ذات حجم معيّن على تخزين طاقة داخلية مع خضوعها لنسبة تغيّر حراري معيّن، و لكن بدون خضوعها لتغيير حالتها (كمادة صلبة أو سائلة). وهي تختلف عن السعة الحرارية (heat capacity) حيث أنها (الـ VHC) تعتمد على حجم المادة، في حين تعتمد السعة الحرارية على كتلة المادة. لو لدينا قيمة السعة الحرارية لمادة ما، بإمكاننا تحويلها للـ VHC عن طريق ضرب السعة الحرارية في كثافة هذه المادة.

السعة الحرارية الحجمية (VHC) تساوي = pc
حيث:
p = كثافة المادة
c = السعة الحرارية

و لدينا معطيات كلا الألومونيوم (al) و النحاس (cu) لسعتهم الحرارية و كثافتهم:
p (al) = 2.70 g·cm^−3
c (al) = 24.200 J·mol^−1·K^−1
and
p (cu) = 8.94 g·cm^−3
c (cu) = 24.440 J·mol^−1·K^−1

و بإدخال هذه القيم في المعادلة الآنف ذكرها:
VHC = pc

نحصل على الآتي:
VHC (al) = 2.70 * 24.200 = 65.34
VHC (cu) = 8.94 * 24.440 = 218.4936

Thermal Intertia (القصور الذاتي الحراري؟)

In heat transfer, a higher value of the volumetric heat capacity means a longer time for the system to reach equilibrium.

إذاً، قيمة الـ VHC الأعلى كثيراً للنحاس تعني أن النحاس من خصائصه تخزين طاقة داخلية (حرارية) أكثر بكثير - من الألومونيوم - مع خضوعه لتغيير في حرارته (إزدياد في الحرارة)، و لكنه سيأخذ وقتاً أطول للوصول للتوازن (بالتخلص من هذه الحرارة ليعادل حرارة الغرفة أو المحيط).

I = sqrt(kpc)

k يساوي = الناقلية الحرارية (thermal conductivity)

I (al) = sqrt(237 * 2.70 * 24.200) = 124.441070
I (cu) = sqrt(401 * 8.94 * 24.440) = 295.999888

The temperature of a material with low thermal inertia changes significantly during the day, while the temperature of a material with high thermal inertia does not change as drastically

إن حرارة المادة ذات القصور الذاتي الحراري (I) المنخفض تتغيّر بشكل كبير أثناء فترة النهار، في حين أن حرارة المادة ذات القصور الذاتي الحراري العالي لا تتغير بنفس المنوال الجذري.

و قد ساعدني في الوصول لهذه الخلاصة بعض المشاركات من الرابط التالي:
https://www.tomshardware.com/forum/1...pper-aluminium

تحديداً، مشاركات:
by: kennith13 05-19-2009 at 11:12:37 PM, and
by: Professor Alameddine 09-01-2009 at 01:57:45 AM
فكان الشرح وفياً و التصوير بشكل أكثر بساطة.

لأقتبس الخلاصة:

Copper very efficiently absorbs and transfers heat as does aluminum. It does it faster, as well. That said, copper has an incredibly high thermal capacity. That big fat steak just can't suck up all the heat that copper will hold on to, and this is where copper and aluminum differ in requirements. Copper won't readily dump all the heat energy it picks up, because it holds so much of it before it changes temperature to any great degree.

"النحاس يحوّل و يمتصّ الحرارة بكافئة عالية مقارنة بالألومونيوم، و يقوم بذلك أسرع أيضاً. ومع ذلك، فإن النحاس أيضاً لديه أيضاً سعة حرارية عالية بشكل مدهش"
و رجوعاً لمقارنة تصويرية حيث قارن طهو أو شواء شريحة من اللحم على طاسة من الألومونيوم و طاسة من النحاس، يقول:
"إن شريحة اللحم السمينة هذه لا تستطيع أن تمتص كل الحرارة التي يحتفظ بها النحاس، و هنا يقع إختلاف النحاس من الألومونيوم في الإحتياجات. النحاس لا يتخلّص بسهولة من الطاقة الحرارية التي يلتقطها (أو يمتصّها)، لأن النحاس يحتفظ على نسبة كبيرة منها قبل أن يخضع لتغيّرات حرارية ذات أي منسوب عالي"

أعتقد أنه كان يشير لما يسمى بالـ "Thermal Intertia" (القصور الذاتي الحراري؟) و التي تُبنى جزئياً على السعة الحرارية الحجمية (VHC).

That leaves us with a problem. Copper needs help. Somehow, you have to remove all that heat from the copper, as it will just hold on to it otherwise. A copper heat sink can work much better than an aluminum one, but you have to either have loads of pipes and lots of fins and airflow, or you need peltier/water cooling with excellent transfer to help it out.

The thermal capacity of copper, when compared to an aluminum heat sink of the same design, completely removes the benefit of using copper in the first place without help. As a matter of fact, a poorly designed copper sink can be much worse than an aluminum model.

The best way to use the materials is being tried nowadays, and that is combining them. As with most good things, they work better together than apart.

"هذا يتركنا مع مشكلة، و هي أن النحاس يحتاج لمساعدة (للتبريد). بطريقة ما، عليك أن تتخلّص من كل الحرارة هذه بالنحاس، حيث أنه سيتمسّك بها دون ذلك. إن المشتت الحراري النحاسي قادر على أن يعمل أكفأ كثيراً عن نظيره الألومونيومي، و لكنك إما بحاجة للعديد من الأنابيب (الحرارية) و الكثير من الزعانف و الحركة الهوائية، أو تحتاج لتبريد مائي بناقلية-حرارية ممتازة لمساعدته (النحاس).

إن السعة الحرارية للنحاس، حين تقارن مع المشتت الألومونيوم بنفس التصميم، تفتقد تماماً لمزايا إستخدام النحاس في المقام الأول، بدون المساعدة. في الواقع، المشتت النحاسي ذا التصميم الرديء قد يكون أسوأ كثيراً عن نظيره الألومونيوم.

إن الإستخدام الأمثل للمادتين يتم تجربته اليوم، و هو إستخدامهما معاً. و كما الحال مع غالب الأشياء الجيدة، فهم يعملون أكفأ معاً فضلاً عن بمعزل (على إنفراد)."

أعتقد أن هذه النظرية تستند لما يسمّى "Thermal Effusivity" (الإراقة الحرارية؟)، و التي تُبنى جزئياً على السعة الحرارية الحجمية (VHC) :

A material's thermal effusivity is a measure of its ability to exchange thermal energy with its surroundings.

"إن الإراقة الحرارية للمادة هي قياس لقدرتها على تبادل الطاقة الحرارية مع محيطها"

في حين نجد فيما يسمّى بالـ "Thermal Diffusivity" (التوزيع الحراري؟):

Substances with high thermal diffusivity rapidly adjust their temperature to that of their surroundings, because they conduct heat quickly in comparison to their volumetric heat capacity or 'thermal bulk'.

"إن المواد ذات التوزيع الحراري المرتفع توازن حرارتها سريعاً مع محيطها، لأنها توصل الحرارة سريعاً مقارنة بسعتها الحرارية الحجمية أو 'حجمها الحراري'."

التوزيع الحراري مقارنة بين النحاس و الألومونيوم:
Copper = 112.34 (m²/s) × 106
Aluminium = 84.18 (m²/s) × 106

إذاً، و بمعنى آخر، "التوزيع الحراري" (Thermal Diffusivity) هي قدرة المادة على تعديل درجة الحرارة الخاصة بها إلى تلك الخاصة بمحيطها *الأسخن* (أي إمتصاص الحرارة)، في حين أن "الإراقة الحرارية" (Thermal Effusivity) تصف قدرتها على تبادل حرارتها مع محيطها (أي التخلّص منها).

و من نفس صفحة "Thermal Effusivity" (الإراقة الحرارية؟):

If two semi-infinite bodies initially at temperatures T1 and T2 are brought in perfect thermal contact, the temperature at the contact surface Tm will be given by their relative effusivities.

"إذا جئنا بجسدين شبه-لا-متناهيين (بلا نهاية نسبياً) على درجات حرارة T1 و T2 و جمعناهم في إتصال (أو تلاصق) حراري مثالي، ستتحدد درجة حرارة سطح الإتصال Tm بينهم بنائاً على إراقتهما الحرارية النسبية."

أو كما ذكر بروفيسور علم الدين (في مشاركته المذكورة بأعلى)

so while for cooling heat diffusion is faster in copper, heat release is lower in copper and higher in aluminum. For heating, not quite so! while for coils inside the warmer medium (condenser is now inside the room) heat is dissipated faster by aluminum coils, which is what we need to get warm, evaporator coils outside in colder temperatures need to be copper so that they absorb heat faster, and store heat longer.

"إذاً، للتبريد، حيث نجد التوزيع الحراري أسرع في النحاس، يكون الإطلاق الحراري (أو التحرير الحراري) أقلّ في النحاس و أعلى في الألومونيوم. للتسخين، ليس كذلك! بالنسبة لللفائف-السلكية داخل الوسط الأكثر دفئاً (المكثّف الآن داخل الغرفة)، الحرارة يتم تبديدها أفضل بلفائف الألومونيوم، و هذا ما نحتاجه لتدفئتنا، و لفائف التبخير في الخارج الأقل حرارة تتطلّب أن تكون نحاسية حتى تمتصّ الحرارة أسرع و تحتفظ بها لمدة أطول."

______________________

و أعتذر مرة أخرى إذا كنت خرجت عن سياق موضوع أسعار و أخبار الهاردوير، فربما مكانه الأمثل قسم "كسر السرعة و تبريد الحاسب الآلي".

* الموضوع حصري لعرب هاردوير دوت نت و ليس منقول *

[Mr VERRO]

مفهمتش حاجة , ارجوك الخلاصة لحسن الكلام ده شبة مادة الheat عندنا فى الكلية وبصراحة المادة دى مجننانى خلقة:ah34:

[MusaedQ8]

ماشاء الله جزاك الله خير

انا اعتقد ان المشتت الالمينوم بأنابيب نحاس ممتاز

شكرا على الموضوع

[geekgirl]

أخي Mr VERRO

عفواً على التعقيد.. الخلاصة هي كما ذكرت في مقدمة المشاركة الأولى:

و لكن المشتتات المثيلة (بمروحة بنفس قوة الدفع CFM) ذات القاعدة النحاسية و الزعانف الألومونيوم أرخص و أفضل

يعني لو التصميم أو الـ Design بتاع المشتت هو هو، و المروحة بنفس قوة دفع الهواء، النحاس+ألومنيوم يغلب اللي 100% نحاسي في كافئة التبريد

تعقيب، نقلاً عن الموضوع الأصلي:

وبالفعل لاحظت منذ فترة عدم كفاءة المشتتات المصنوعة بالكامل من النحاس أمام الأخرى ذات القواعد (أو الأنابيب التي تصل للقواعد) النحاسية وال Fins الألومنيوم

بالتأكيد، و ستجد أن المشتتات النحاسية بالكامل عادة تزيد في عدد الأنابيب الحرارية + تقدير حجم دفع الهواء لمروحتها CFM - Cubic-Feet-per-Minute أعلى نسبياً عن نظرائها ذات الزعانف الألومونيومية (و مما قد يسبب في ضوضاء أعلى).

ونظراً للنقطة الثانية، نجد أنه من الصعب الحصول على مروحة بديلة ومماثلة كما ذهب أخي Gomaa108

دائما كنت اعلم ان ال thermal conductivity و ال thermal capacity للنحاس افضل و لكن كنت اجهل بموضوع ال thermal effusivity , و كنت اعتقد السبب الوحيد الذي يجعل المشتتات معظمها ليس نحاس 100% هو ان حين ذلك سيكون وزنها ثقيل جدا علي اللوحه الأم .

كنت أعتقد هذا أيضاً ، كما كنت أظنّ أن عامل آخر مهم هو ثمن النحاس الأغلى (من الألومونيوم). و لكن بعد بحث مكثّف إتضح لي أن الأغلى ليس دائماً الأفضل على المدى البعيد

[Mr VERRO]

كدة تمام :ah7:

[mahdi611]

موضوع اكثر من رائع ولذلك نلاحظ ان اكثر من 90% من المشتتات البروفيشنال تجد انابيبهم نحاسيه ووزعانف التشتيت مصنوعه من الالومينيوم (الحراشيف الفرعيه) فالانابيب للامتصاص والحراشيف للتشتيت

[dr.khibra]

awesome geek girl

.......waiting for more