计算机散热地原理与技术解析[中].doc

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1、散热的原理与技术解析-中(1)　　在本文的第一部分，我们主要探讨了如何快速将热量带离热源，主要涉及热传递三种基本方式中的热传导方面。但对一个完整的散热器而言，这是远远不够的，因为这样只是将热量转移到散热本体上，如果不高效地将这些热量与外界环境热交换，散发到外界环境中去，则散热将成为一句空话：随着热量在散热本体上的积存，其散热能力，特别是热源与散热器底座的传导能力，将急速下降，试想一下极端的情况，一旦散热本体的温度与热源的温度相当时，无论散热器材质的热传导系数多高，都无法将热量从热源中带出了。　　

2、要提高散热效率，这时候需要考虑主要涉及两个方面，1，在从热源带走同样热量的前提下，如何尽量减小散热器自身温度的上升幅度，比如说同样的热量，使得散热器A自身的温度上升20度，而散热器B则可以只上升5度，这样两款散热器的效能优劣是显而易见的。而从热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”也可看出，只有散热器自身的温度上升速度慢下来，才能保持热源与散热器的温差，从而最终保证热传导的效率。这方面主要牵涉到散热器材质的比热；2，如何加强散热器与外部环境的热交换能力，将热量驱离散热器，这方面的技术覆盖范围

3、相当广，如风冷通过强制对流的方式将热量自散热器带走，而被动散热则往往巨大的散热面积与空气进行热交换，等等。　　本文将主要以风冷散热器为例分析相应的技术原理与实现策略，当然其中的大部分的探讨同样也适用于被动散热、水冷与热管等散热技术。至于对其他散热方式如水冷、热管等的的探讨将放到本文的下一部分，到时候再详细探讨与外界环境的不同热交换方式的实现。散热器材质的比热　　在本文的第一部分中，我们曾探讨了散热器材质的传导能力，但是，正如上面所言，对散热器而言，比热也是必须考虑的技术指标，高比热的材质，可以在

4、一定程度上保证散热器不致因热源产生的热量不断传来，不致随工作时间的延长而迅速降低散热能力。　　比热在一定程度上代表物体的容热能力。在物理学中，对比热的定义为：单位质量需要输入多少能量才能使温度上升一摄氏度，其单位为卡/(千克×°C)。以下是几种常见物质的比热表：散热器材质的比热[单位:卡/(千克×°C)]水1000铝217铁113铜93银56铅31　　我们看到，水的比热远高于金属，有更强的容热能力，也正因为此，水冷往往有着更出色的散热效果，当然，这也与水冷系统强制循环的效率有关，在此暂不赘述。散

5、热器与环境的热交换　　当热量传到散热器的顶部后，就需要尽快地将传来的热量散发到周边环境中去，对风冷散热器而言就是要与周围的空气进行热交换。这时，热量是在两种不同介质间传递，所依循的公式为Q=αXAXΔT，其中ΔT为两种介质间的温差，即散热器与周围环境空气的温度差；而α为流体的导热系数，在散热片材质和空气成分确定后，它就是一个固定值；其中最重要的A是散热片和空气的接触面积，在其他条件不变的前提下，如散热器的体积一般都会有所限制，机箱内的空间有限，过大会加大安装的难度，而通过改变散热器的形状，增大其

6、与空气的接触面积，增加热交换面积，是提高散热效率的有效手段。、要实现这一点，一般通过用鳍片式设计辅以表面粗糙化或螺纹等办法来增大表面积。　　当热量传递给空气后，和散热片接触的空气温度会急速上升，这时候，热空气应该尽可能和周围的冷空气通过对流等热交换方式来将热量带走，对风冷散热器来说，最主要的手段便是提高空气流动的速度，使用风扇来实现强制对流。这点主要和风扇的设计和风速有关，散热器风扇的效能(例如流量、风压)主要取决于风扇扇叶直径、轴向长度、风扇转速和扇叶形状。风扇的流量大都采用CFM为单位(英制

7、，立方英尺/分钟)，一个CFM大约为0.028mm3/分钟的流量。散热的原理与技术解析-中(2)散热器材质的选择　　需要指出的是，在本系列文章中，为说明方便，在散热器材质方面，我们分别从提高热量从热源转移到散热器的效率，即选择具有高传导能力的材质，和提高散热器的容热能力，即选择高比热的材质，两个侧面进行探讨，不过，在实际散热器的设计中，对应的二者之间的选择则不是分离的，尤其在中低端风冷散热器的设计中，出于降低成本的目的，更多的是将二者综合起来考虑，通过使用热传导能力和比热两方面相对均衡的一种材质

8、达到相对尚可的效果。当然，对高端散热器而言，仅仅使用一种材质则未必达到理想的性能指标，则需考虑使用热传导能力强的材质与比热较大的材质等至少两种以上材质结合。　　一般说来，普通风冷散热器自然要选择金属作为散热器的材料。对所选用的材料，希望其同时具有高比热和高热传导系数，铝的这两个参数都居于前列，是一个相当不错的选择。由于铝具有密度小，延展性好，易于加工等特点，当然，价格远比铜之类便宜，所以目前绝大多数散热器都采用铝作为主要材料。不过，纯铝硬度不足，切削性能差，所以在实际生产中，厂商门为了保证产品有