Berikutan letupan Samsung Galaxy Note 7 pada 2016, kepentingan pemindahan haba dan teknologi sirip yang cekap untuk menyelesaikan masalah terlalu panas bateri dibincangkan, dan reka bentuk serta penyejukan komponen mekanikal diperincikan.
Lama dahulu, pada tahun 2016, Samsung Galaxy Note 7 meletup dan baru-baru ini dinasihatkan untuk tidak digunakan kerana bahayanya. Insiden itu menimbulkan gelombang kejutan di seluruh dunia dan mencetuskan banyak perbincangan dan penyelidikan tentang keselamatan peranti elektronik, khususnya keselamatan teknologi bateri, yang menyebabkan banyak syarikat berusaha untuk memastikan keselamatan produk mereka. Walaupun punca sebenar letupan tidak diketahui, punca yang paling mungkin adalah terlalu panas bateri. Bateri terlalu panas disebabkan oleh pemindahan haba yang lemah ke luar. Apabila mereka bentuk dan membina komponen mekanikal, adalah penting untuk mengambil kira pemindahan haba ini. Dalam artikel ini, kami akan memberikan penjelasan asas tentang pemindahan haba dan pengenalan ringkas kepada sirip, yang cekap dalam meningkatkan pemindahan haba.
Apakah pemindahan haba? Untuk menjawab soalan ini, pemindahan haba ialah pergerakan tenaga haba disebabkan oleh perbezaan suhu, bermakna haba dipindahkan apabila terdapat perbezaan suhu di dalam atau antara dua media. Terdapat tiga cara pemindahan haba: pengaliran, perolakan, dan sinaran. Pengaliran ialah pemindahan haba melalui medium pegun, seperti pepejal atau cecair, apabila kecerunan suhu wujud di dalamnya. Sebagai contoh, apabila anda memanaskan satu hujung rod logam, haba dipindahkan melalui logam ke hujung yang lain, iaitu pengaliran. Perolakan ialah pemindahan haba yang berlaku di antara permukaan yang berbeza suhu dan bendalir yang bergerak. Sebagai contoh, apabila anda mendidih air dalam periuk, haba dipindahkan oleh peredaran air. Sinaran ialah pemindahan haba yang berlaku antara permukaan dengan suhu yang berbeza tanpa perantaraan. Pemindahan tenaga suria ke Bumi melalui angkasa lepas adalah contoh utama sinaran. Untuk mengelakkan komponen mekanikal daripada terlalu panas, pemindahan haba antara komponen dan bendalir luaran mestilah baik. Seterusnya, kita akan melihat bagaimana haba dipindahkan dan bagaimana ia disejukkan dalam konteks pengeluaran komponen mekanikal. Antara pengaliran, perolakan, dan sinaran, pemindahan haba akibat sinaran tidak begitu membimbangkan kerana ia boleh diabaikan berbanding dengan pemindahan haba akibat pengaliran dan perolakan. Oleh itu, kita tidak akan membincangkannya.
Pengaliran boleh dilihat sebagai pemindahan tenaga daripada zarah yang lebih aktif kepada zarah kurang aktif dalam bahan melalui interaksi antara zarah. Persamaan bagi kadar pemindahan haba akibat pengaliran haba ialah hukum Fourier. Undang-undang ini menyatakan bahawa kadar pemindahan haba akibat pengaliran haba adalah berkadar dengan kekonduksian terma, luas keratan rentas, dan perbezaan suhu, dan berkadar songsang dengan jarak (arah pemindahan haba).
Perolakan ialah pemindahan tenaga melalui gerakan molekul yang tidak teratur atau resapan. Sebagai contoh, dalam sistem pemanasan, udara panas yang beredar melalui bilik dan memindahkan haba adalah sejenis perolakan. Begitu juga, terdapat persamaan untuk kadar pemindahan haba akibat pemindahan haba perolakan, hukum penyejukan Newton, yang menyatakan bahawa kadar pemindahan haba adalah berkadar dengan pekali pemindahan haba perolakan, luas keratan rentas, dan perbezaan suhu.
Berdasarkan dua undang-undang ini, terdapat tiga cara utama untuk meningkatkan kadar pemindahan haba untuk menyejukkan bahagian mekanikal yang terlalu panas dengan cekap. Pertama, tingkatkan kekonduksian terma dan pekali pemindahan haba perolakan; kedua, meningkatkan perbezaan suhu antara bahagian dan cecair luaran; dan ketiga, tambahkan luas keratan rentas. Oleh kerana kekonduksian terma dan pekali pemindahan haba perolakan adalah sifat bahan itu sendiri, meningkatkannya boleh dilakukan dengan membuat bahagian mekanikal daripada bahan yang lebih baik. Walau bagaimanapun, ini disertakan dengan tanda harga. Meningkatkan perbezaan suhu antara bahagian dan cecair luaran memerlukan menurunkan suhu cecair luaran, yang juga sukar kerana suhu bilik adalah malar kecuali dalam kes khas. Sebaliknya, anda boleh meningkatkan kadar pemindahan haba dengan mudah dengan meningkatkan luas keratan rentas. Permukaan yang mengembang dipanggil sirip.
Anda boleh menemui sirip di sekeliling anda. Fikirkan sarung enjin atau radiator motosikal dan mesin pemotong rumput. Terdapat pelbagai bentuk yang boleh dibuat: lurus, cincin dan bersirip (seperti tulang belakang). Pilihan bentuk ini ditentukan oleh isipadu, berat, keadaan pembuatan dan kos. Aspek engsel yang paling penting ialah prestasinya. Tiada formula mudah untuk prestasi engsel; ia dikira menggunakan pelbagai keadaan di hujung engsel, dan trend boleh disimpulkan daripada hasilnya. Sebagai peraturan umum, engsel yang lebih nipis dan lebih dijarakkan, lebih baik prestasinya, selagi jurang antara engsel dan pin tidak terlalu sempit sehingga ia mengganggu antara satu sama lain. Juga, memandangkan kekonduksian terma, berat, dan harga sirip, aloi aluminium paling biasa digunakan.
Ini adalah penjelasan asas tentang pemindahan haba dan pengenalan ringkas kepada sirip. Sirip paling kerap digunakan untuk mencipta komponen di mana terlalu panas boleh menyebabkan masalah dengan fungsi bahagian tersebut. Khususnya, ia adalah penting dalam pelbagai industri di mana haba perlu diurus dengan cekap, seperti pesawat, automotif, elektronik dan banyak lagi. Oleh itu, pemindahan haba adalah faktor penting dalam mencipta bahagian mekanikal yang selamat. Adalah penting untuk mempertimbangkan berapa banyak bahagian boleh menjadi terlalu panas dan sama ada ia boleh menyejukkan dengan cukup untuk mengelakkannya daripada gagal. Walaupun kemajuan teknologi baru-baru ini telah membawa kepada pembangunan pelbagai jenis mesin, adalah penting untuk tidak tertipu dengan ciri dan teknologi baharu, tetapi untuk mempertimbangkan faktor keselamatan asas untuk mengelakkan pengulangan letupan telefon bimbit. Tambahan pula, cabaran teknologi dan langkah keselamatan ini merupakan pengajaran penting untuk kemajuan teknologi masa hadapan.
