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la dissipazione termica

di gwynnett [user #9523] - pubblicato il 24 settembre 2011 ore 10:06
il post precedente ha avuto come protagonista l'attrito come fenomeno meccanico, con le sue leggi e con gli effetti che ne derivano, benefici in alcune situazioni ma spesso nefasti e combattuti nella maggior parte dei casi, tanto da dar vita ad una vera e propria disciplina che ne regoli e ne governi l'intensità: la DISSIPAZIONE TERMICA

le membra stanche e provate da una giornata di lavoro possono trovare sollievo con la pratica di un massaggio durante il quale lo scorrere delle dita sulla pelle attua, sempre per attrito, una generazione di calore che si trasmette all'interno con i benefici che conosciamo ma l'azione deve essere controllata e la perizia dell'addetto deve esaurirla nel momento in cui il calore comincia ad eccedere ed a provocare disagio invece che giovamento

nelle prime macchine a vapore l'utilizzazione e lo sfruttamento  del calore generato venivano regolati da un refrigerante e lo scopo era di tenere la macchina ad una temperatura abbastanza sostenuta, per garantire un funzionamento ottimale ma costante e per evitare che l'eccesso potesse danneggiare tutto il sistema e portarlo alla distruzione

anche in elettronica il problema è presente e pressante e se con l'applicazione di tubi a vuoto il compito di stabilizzazione della temperatura viene generalmente lasciato all'aria circostante, con l'impiego di semiconduttori si rendono necessari mezzi meccanici di raffreddamento, a volte spontanei, come le alette di raffreddamento visibili nella foto, altre volte con forzature prodotte da ventole a funzionamento costante, come per il processore del computer, oppure termostatate, cioè che intervengono quando la sola aletta non riesce svolgere a pieno il suo compito

è il caso di limitare lo scritto alle applicazioni di nostro interesse perchè vari e veramente troppi sarebbero i casi da citare in cui la dissipazione termica esercita un ruolo di primaria importanza influenzando la vita dell'intero pianeta

basti pensare alla metereologia globale ed agli sforzi continui dell'organismo per mantenere costante la temperatura corporea

le valvole dissipano parte del calore prodotto per convenzione alla maniera degli apparecchi di climatizzazione (termoconvettori), i semiconduttori, (alcuni, ed in particolare quelli di potenza) lo fanno prima per contatto con l'aletta o lo chassis e poi per convenzione (l'aletta non fa altro che aumentare la superficie del corpo da raffreddare e la sua forma particolare favorisce l'azione dell'aria)

vi è un concetto molto importante che vorrei citare e sottolineare: in natura qualunque forma di materia, sia essa organica o inorganica, quindi una pianta od una roccia, tende a riprendere in un tempo variabile la sua temperatura che è quella caratteristica degli elementi che la compongono

più chiaramente: se tinteggiamo una stanza della nostra abitazione dobbiamo applicare una vernice che avrà una temperatura diversa da quella delle pareti (generalmente inferiore) ed immediatamente avvertiamo una sensazione di fresco rispetto agli altri ambienti

umidità a parte verrebbe da pensare che avvertiamo il bagnato della vernice che comunque contiene liquidi ma non è così

per quanto detto prima le pareti tendono ad acquisire la loro condizione di sempre, quindi tendono ad asciugare e per farlo hanno bisogno di calore che inevitabilmente sottraggono all'ambiente e noi lo avvertiamo sia direttamente che in relazione al resto della casa

ancora: se in una stanza sono in funzione diversi apparecchi elettronici, valvolari o non, dopo un breve periodo avvertiamo una fastidiosa sensazione di calore che non proviene direttamente dai bulbi o dalle alette ma dal fatto che una certa quantità di aria più fredda rispetto ad essi viene sottratta all'ambiente per raffreddare le superfici delle componenti e si esaurisce su di esse abbassandone la temperatura fino a livelli possibili e compatibili con un funzionamento continuo

possono sembrare discorsi strani ma sono certamente questi e le formule sulla deriva termica magnificamente enunciate in diversi siti sulla rete prevedono l'applicazione di mezzi meccanici di dissipazione in relazione alla temperatura esterna non espressa in termini perentori ma almeno compatibili per permettere un uso continuo delle apparecchiature che fanno uso dei componenti citati

a riguardo delle nostre amate ampolline diremo che l'aria calda tende generalmente a salire se non soggetta a forzature di sorta quindi sarebbe preferibile che i bulbi guardassero verso l'alto per una dissipazione senz'altro migliore e più rapida specialmente quando si fa uso, nel finale, di pentodi puri come le el34/84 che si avvalgono di correnti più importanti rispetto ai tetrodi a fascio come le 6l6/6v6/5881

detto questo e per godere del fascino sottile della trasgressione, quasi tutte le mie costruzioni hanno le valvole rivolte verso il basso


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Grazie per l'interessante argomento, ma ...
di TidalRace [user #16055]
commento del 24/09/2011 ore 13:5
Grazie per l'interessante argomento, ma permettimi una domanda. Tu dici che una valvola posizionata a testa in giù, come in genere troviamo sui combo, dissipi meno bene il calore della stessa valvola, posizionata dritta, come normalmente accade nelle testate che hanno lo stesso chassis della versione combo, ma rovesciato di 180 gradi compresa quindi tutta la serigrafia. Su questo sono d'accordo. Ti chiedo se secondo te non sia il modo migliore per dissipare il calore della valvola quello di metterla distesa, cioè orizzontale, perché credo che la ridotta altezza della valvola orizzontale permetta l'allontanamento del calore in maniera più veloce, o no? Un saluto.
Rispondi
Re: Grazie per l'interessante argomento, ma ...
di gwynnett [user #9523]
commento del 24/09/2011 ore 19:3
penso che il miglior sistema sia verso l'alto, come da sempre le posiziona la Marshall anche in considerazione che usa prevalentemente le el34 che generano più calore rispetto alle 6l6 ed ai tetrodi in genere la posizione rovesciata riversa gran parte del calore sullo chassis perchè l'aria calda notoriamente è più leggera e tende a salire ma tutti i Fender, testata o combo, erano fatti così, ed hanno suonato per cinquant'anni qualche ampli le montava anche in orizzontale ma non credo sia il sistema migliore e penso che sia anche abbastanza complicato concepire uno chassis per questo uso ad ogni modo tutto si può fare
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Complimenti
di andreaibanez1 [user #25183]
commento del 24/09/2011 ore 22:0
Complimenti gwynnet i tuoi post sono sempre molto interessanti. ciao!!
Rispondi
...come sempre è un piacere leggerti e quindi ...
di Laceblues [user #7285]
commento del 25/09/2011 ore 16:5
...come sempre è un piacere leggerti e quindi imparare. :-)) Ciao Gwyn.
Rispondi
:-)
di jebstuart [user #19455]
commento del 25/09/2011 ore 19:2
Altro grande argomento. E' conoscenza comune per noi praticoni che le valvole cominciano a fare il loro dovere quando sono ben calde. Gli specialisti, tuttavia, si preoccupano di garantire parimenti un efficace raffreddamento. Mi viene una domanda scema, probabilmente da somarone. Esiste una temperatura di esercizio ottimale per ciascuna valvola e, se sì, vale la pena di monitorarla per mantenerla costantemente entro un range preciso?
Rispondi
grande domanda e doverosa conseguente ...
di gwynnett [user #9523]
commento del 25/09/2011 ore 20:5
grande domanda e doverosa conseguente risposta ogni tipo di tubo viene corredato dal costruttore di un dettagliato data-sheet che descrive, in maniera più o meno minuziosa, le sue caratteristiche elettroniche e meccaniche, dettagliando correnti e tensioni, capacità relative, resistenza interna e, principalmente, la potenza di uscita in watt, sia per le finali che per le preamplificatrici rimanendo nel range di dissipazione in watt consigliato ci si pone al riparo nei confronti di un eccessivo calore prodotto per effetto della corrente in circolo (il post precedente) e questo si può dire che rimane l'unico parametro per evitare che il tubo possa fondere letteralmente fino all'esplosione del bulbo in vetro il passaggio di corrente all'interno del tubo viene spesso determinato in fase di progetto facendo riferimento al data-sheet del costruttore, oppure ci si riserva la facoltà di cercarlo manualmente a mezzo di componenti ad azione variabile, operando piccoli aggiustamenti in eccesso o in difetto e cercando di rimanere nei giusti criteri di dissipazione nell'affascinante ricerca di un "best sound" che rispecchierà passioni e propensioni del progettista a volte l'umore del momento o magari la QUALITA' DEL PRIMO CAFFE' mattutino (sono in molti a sottovalutarne l'importanza) portano a regolazioni che daranno vita a suoni meravigliosi ed eterni oppure a suoni e basta come quasi tutti gli amplificatori italiani della fine degli anni 70, così scontati, monotoni, borghesi, senza una sola componente che destasse emozione, senza un solo momento di sana follia
Rispondi
Permettimi una correzione, il calore non si ...
di sepp [user #10489]
commento del 27/09/2011 ore 12:1
Permettimi una correzione, il calore non si trasmette mai dalle zone (o corpi) a temperatura più fredda a quelle a temperatura più calda ( come credo di aver capito con l'esempio degli apparecchi elettronici) ma esattamente il contrario...quando apriamo una finestra (se la temperatura esterna è minore) non è l'aria fredda che entra, come spesso si sente dire, ma l'aria calda che "esce", trascurando gli effetti di convezione, coduzione ecc. Se ho capito male chiedo scusa. Ció non toglie che i tuoi scritti sono sempre interessanti!
Rispondi
Re: Permettimi una correzione, il calore non si ...
di gwynnett [user #9523]
commento del 27/09/2011 ore 20:5
infatti è come dici tu ed è così che intendevo anch'io gli effetti di convenzione vengono annullati dal volume dell'aria esterna che è infinitamente maggiore in relazione a quello presente nella stanza, quindi l'aria calda non esce spontaneamente ma viene spinta fuori per forzatura l'esempio calza perfettamente quando si considera un combo con le valvole rivolte verso l'altoparlante: la compressione ed il rilasciamento dell'aria provocati dalle oscillazioni del cono provocano una certa ventilazione, anche se minima, che contribuisce in minima parte al raffraddamento simulando una ventola
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Re: Permettimi una correzione, il calore non si ...
di sepp [user #10489]
commento del 27/09/2011 ore 21:5
Si, ma nell'esempio che fai in questo caso c'è una ventola di mezzo, o un qualsiasi altro sistema meccanico che fornisce lavoro, mentre per i principi della termodinamica lo scambio di calore avviene solo in un verso, se non c'e di mezzo un lavoro fornito al sistema, ma evidentemente avevo frainteso quello che volevi dire! ; )
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Re: Permettimi una correzione, il calore non si ...
di gwynnett [user #9523]
commento del 27/09/2011 ore 22:5
d'accordo ancora, ma l'ambiente condiziona fortemente i dogmi assoluti di una legge o di un enunciato il calore e l'umidità, come il freddo e l'asciutto. variano i contenuti in frequenza di una propagazione, ne variano la percezione e la perdita in db in relazione alla distanza tra la fonte e l'ascoltatore e questo non rientra nei canoni di progettazione sono previste come variabili ma nessuno può quantificarne l'intensità e la teoria si riferisce solo ad esperienze effettuate in un ambiente ideale dove mai si spalancherebbe una finestra all'improvviso mentre si compiono esperienze di termodinamica tornando alle valvole aggiungo che lo shock termico è la peggiore condizione per queste componenti e per questo si consiglia di far raffreddare l'ampli prima di portarlo via nei mesi più rigidi, magari facendolo passore, caldo, da un ambiente confortevole alla realtà dell'esterno, con una escursione vicino ai trenta gradi in pochi secondi
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Re: Permettimi una correzione, il calore non si ...
di sepp [user #10489]
commento del 28/09/2011 ore 00:2
certamente rispetto al caso ideale nel caso reale vengono ad aggiungersi delle variabili (che comunque un buon progettista deve mettere in conto per quanto possibile) ma non per questo si puó prescindere dalle leggi della termodinamica, per questo facevo notare che quando scrivi "una quantità di aria fredda viene sottratta all'ambiente" non avevo capito cosa intendessi dire. Non volevo fare il guasta feste o il sapientone ; )
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