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热管散热器技术原理

作者: admin 时间:2017-05-08 来源:未知
摘要:热管散热器 技术原理现在的CPU、显卡、硬盘,甚至主板芯片组的发热量都大得惊人。普通风冷散热器已经发展到极限了,要想继续提高散热性能只能寻求新的散热技术。好在业界早已开...

 

  热管散热器技术原理现在的CPU、显卡、硬盘,甚至主板芯片组的发热量都大得惊人。普通风冷散热器已经发展到极限了,要想继续提高散热性能只能寻求新的散热技术。好在业界早已开发出诸如热管、液冷、半导体制冷等技术。虽然这些技术里不乏高性能得散热方式,但是最贴合实际应用的还非热管莫数了。
 
  热管应用于PC上还是近几年里的事,真正开始普及也就一年左右。随着热管技术的成熟和大规模使用,现在的热管散热器已经走下神台,价格也是一落千丈,从最初的500以上,到现在不足百元的售价,的确让很多玩家为止欣喜。但是,你知道为什么同样的热管散热器价格会有从几千元到几十元这么大的差价么?你知道热管散热器里面的各种技术和制造工艺么?下面我就和大家一起探讨一下关于热管散热器的方方面面。
 
  热管是一种具有极高导热性能的传热元件,1964年发明于美国洛斯-阿洛莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)并在上世纪60年代末达到理论研究高峰于70年代开始在工业领域大量应用。它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量,具有极高的导热性,高达纯铜导热能力的上百倍,有“热超导体”之美称。工艺过关、设计出色的热管CPU散热器,将具有普通无热管风冷散热器无法达到的强劲性能。
 
  PC散热器中应用的热管属常温热管,工艺成熟,热管内工质为水。热管一端为蒸发端,另外一端为冷凝端。当热管一段受热时,毛细管中的液体迅速蒸发,蒸气在微小的压力差下流向另外一端,并且释放出热量,重新凝结成液体。液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段,如此循环不止。热量由热管一端传至另外一端,这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地传导开来。
 
  理论上的导热系数优势转化到散热器设计方面,体现在可比同散热水平的全铜质散热片大幅减轻重量、实用型最终成品的效能领先,以及更为灵活的散热区域调整。前两种优势很容易理解,更为灵活的散热区域调整的典型实例是通过热管将CPU热量传递到稍远且不在同一平面上的机箱背部散热片处,由机箱风扇负责将热量带走,成功减少整机风扇数量,使机箱内部空气更加合理顺畅。
 
  由热管以及均质金属传导出来的热量,最终需要和空气进行热交换散发出去,这项工作由大量金属散热片来完成,我们通常形象的称之为“鳍片”。综合材料的密度、热容、延展性等本质特性以及相关成本,金属铝和铜是被广泛应用在PC散热器中制作散热片的材料。铝的密度是2.7g/mm³,热容是900J/kg°C,铜的这两项参数分别为8.9g/mm³和390 J/kg°C,通过这两个参数进行简单计算可以很容易的得出结论:相同质量下铝可以存储更多的热量,而在相同体积的情况下,铜在储热方面占优;另外需要注意的参数是导热系数,对应铝和铜的数值分别为735KJ/(M.H.K)和1386KJ/(M.H.K),这意味着铜材质可以更快的吸收和传导热量。
 
  理解到以上结论对散热片进行分析就会变得容易:在相同的条件下,热容更大的散热片更容易以较低的温度和外界达到热平衡,而导热快的散热片更容易较快的在散热片局部达到热平衡。如果不考虑重量和成本原因,纯铜是理想的散热片材质,在相同散热表面积(通常对应相同体积)下有更大的储热和导热能力;铝则是次而求其次的选择,绝对储热能力不弱,但导热能力稍差。

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