暖气散热片设计技术讲座

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1、暖气散热片设计技术讲座金旗舰【技术讲座】散热设计基础（一）：热即是“能量”，一切遵循能量守恒定律在开发使用电能的电子设备时，免不了与热打交道。“试制某产品后，却发现设备发热超乎预料，而且利用各种冷却方法都无法冷却”，估计很多读者都会有这样的经历。如果参与产品开发的人员在热设计方面能够有共识，便可避免这一问题。下面举例介绍一下非专业人士应该知道的暖气散热片价格设计基础知识。“直径超过13cm，体积庞大，像换气扇一样。该风扇可独立承担最大耗电量达380W的PS3的散热工作”。看过PS3内像“风扇”或“换气扇”一样的冷却机构，估计一定会有人感到惊讶。“怎么会作出这种设计？”“这肯定是胡

2、摸乱撞、反复尝试的结果。”“应该运用了很多魔术般的最新技术。”“简直就是胡来……”大家可能会产生这样的印象，但事实上并非如此。PS3的冷却机构只是忠实于基础，按照基本要求累次设计而成。既没有胡摸乱撞，也不存在魔术般的最新技术。在大家的印象里，什么是“热设计”呢？是否认为像下图一样，是“一个接着一个采取对策”的工作呢？其实，那并不能称为是“热设计”，而仅仅是“热对策”，实际上是为在因热产生问题之后，为解决问题而采取的措施。如果能够依靠这些对策解决问题，那也罢了。但是，如果在产品设计的阶段，其思路存在不合理的地方，无论如何都无法冷却，那么，很可能会出现不得不重新进行设计的最糟糕的局面

3、。而这种局面，如果能在最初简单地估算一下，便可避免发生。这就是“热设计”。正如“设计”本身的含义，是根据产品性能参数来构想应采用何种构造，然后制定方案。也可称之为估计“大致热量”的作业。虽说如此，但这其实并非什么高深的话题。如果读一下这篇连载，学习几个“基础知识”，制作简单的数据表格，便可制作出能适用于各种情况的计算书，甚至无需专业的理科知识。第1章从“什么是热”这一话题开始介绍。大家可能会想“那接下来呢”？不过现在想问大家一个问题。热的单位是什么？如果你的回答是“℃”，那么希望你能读一下本文。热是能量的形态之一。与动能、电能及位能等一样，也存在热能。热能的单位用“J”（焦耳）表

4、示。1J能量能在1N力的作用下使物体移动1m，使1g的水温度升高0.24℃。设备会持续发热。像这样，热量连续不断流动时，估计用“每秒的热能量”来表示会更容易理解。单位为“J/s”。J/s也可用“W”（瓦特）表示。不只是热量，所有能量都不会突然生成，也不会突然消失。它们不是传递到其他物质就是转换为其他形态的能量。比如，100J的能量可在100N力的作用下将物体移动1m。使该“物体移动”后，能量并不是消失了。比如，使用能量向上提升物体时，能量会以位能的形态保存在物体中。使用能量使物体加速运动时，则以动能的形态保存在物体中。100J的能量可使100g水的温度升高约0.24℃。这并不是通

5、过升高水的温度消耗了100J的能量。而是在水中作为热能保存了起来。如上所述，能量无论在何处都一定会以某种形态保存起来。能量既不会凭空消失，也绝不会凭空产生。这就是最重要“能量守恒定律”。现在大家已经知道热是一种能量，其单位用J表示了吧！能量会流动，如果表示每秒的能量，单位则为W。那么让我们回到最初提出的那个问题。℃是温度单位。温度是指像能量密度一样的物理量。它只不过是根据能量的多少表现出来的一种现象。即使能量相同，如果集中在一个狭窄的空间内，温度就会升高，而大范围分散时，温度就会降低。PS3等电器产品也完全遵守能量守恒定律。从电源插头流入的电能会在产品内部转换为热能，然后只会向周

6、围的物体及空气传递。接通电源后一段时间内，多半转换的热能会被用于提高装置自身的温度，而排出的能量仅为少数。之后，装置温度升高一定程度时，输入的能量与排除的能量必定一致。否则温度便会无止境上升。很多人会认为，“热设计是指设计一种可避免发热并能使其从世界上消失的机构”。就像前面指出的那样，说是“发热”，但并非凭空突然产生热能。说是“冷却”，但也并不是热能完全消失。如左图所示,热设计是指设计一种“将○○W的能量完全向外部转移的机构”，其结果是可达到“○○℃以下”。大家首先要有一个正确的认识！下面看一下热传递的方式。热能传递只有3种方式。分别为“传导”、“对流”及“热辐射”。请注意，传导

7、与对流表面文字相似，但绝不相同！传导是指在物体（固体）中传播的热能的传递。铝和铁的导热性都很出色。这就是传导。如果用数值表示导热性，树脂为0.2～0.3，铁为49，铝为228，铜为386。这些都是指该物质的导热率，单位为“W/（m·℃）”。越容易导热的物质，该数值越大。如果用一句话来表述导热率的含义，即“有一种长1m、断面积为1m的材料，其两端的温度差为1℃时，会流动多少W”。如果将其单位“W/（m·℃）”写成2大家是不是立刻就明白了呢？对流是指热能通过与物体表面接触的流体，从物