材質
散熱片材質是指
散熱片所使用的具體材料。每種材料其導熱性能是不同的,按導熱性能從高到低排列,分別是銀,銅,鋁,鋼。不過如果用銀來作散熱片會太昂貴,故最好的方案為採用銅質。雖然鋁便宜得多,但顯然
導熱性就不如銅好(大約只有銅的百分之五十多點)。 常用的散熱片材質是銅和鋁合金,二者各有其優缺點。銅的導熱性好,但價格較貴,加工難度較高,重量過大(很多純銅散熱器都超過了CPU對重量的限制),熱容量較小,而且容易氧化。而純鋁太軟,不能直接使用,都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度,鋁合金的優點是價格低廉,重量輕,但導熱性比銅就要差很多。有些散熱器就各取所長,在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。 對於普通用戶而言,用鋁材
散熱片已經足以達到散熱需求了。
散熱方式
散熱方式是指該散熱器散發熱量的主要方式。在熱力學中,散熱就是
熱量傳遞,而熱量的傳遞方式主要有三種:熱傳導,
熱對流和
熱輻射。物質本身或當物質與物質接觸時,能量的傳遞就被稱為熱傳導,這是最普遍的一種
熱傳遞方式。比如,CPU
散熱片底座與CPU直接接觸帶走熱量的方式就屬於熱傳導。熱對流指的是流動的流體(氣體或液體)將熱帶走的熱傳遞方式,在
電腦機箱的散熱系統中比較常見的是散熱風扇帶動氣體流動的“強制熱對流”散熱方式。熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量,日常最常見的就是太陽輻射。這三種散熱方式都不是孤立的,在日常的熱量傳遞中,這三種散熱方式都是同時發生,共同起作用的。
實際上,任何類型的散熱器基本上都會同時使用以上三種
熱傳遞方式,只是側重點不同罷了。比如普通的
CPU風冷散熱器,CPU
散熱片與CPU表面直接接觸,CPU表面的熱量通過熱傳導傳遞給CPU散熱片;散熱風扇產生氣流通過熱對流將CPU散熱片表面的熱量帶走;而機箱內空氣的流動也是通過
熱對流將 CPU 散熱片周圍空氣的熱量帶走,直到機箱外;同時所有溫度高的部分會對周圍溫度低的部分發生
熱輻射。
散熱器的散熱效率散熱器材料的
熱傳導率,散熱器材料和散熱介質的
熱容以及散熱器的有效散熱面積等等參數有關。
依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將散熱器分為主動散熱和
被動散熱,前者常見的是
風冷散熱器,而後者常見的就是
散熱片。進一步細分散熱方式,可以分為風冷,熱管,液冷,
半導體製冷,壓縮機製冷等等。
風冷散熱
風冷散熱是最常見的,而且非常簡單,就是使用風扇帶走散熱器所吸收的熱量。具有價格相對較低,安裝簡單等優點,但對環境依賴比較高,例如氣溫升高以及
超頻時其散熱性能就會大受影響。
熱管
熱管是一種具有極高導熱性能的傳熱元件,它通過在全封閉
真空管內的液體的蒸發與凝結來傳遞熱量,它利用毛吸作用等流體原理,起到類似冰櫃壓縮機製冷的效果。具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點,並且由熱管組成的
換熱器具有
傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小等優點。由於其特殊的傳熱特性,因而可控制管壁溫度,避免
露點腐蝕。
液冷
液冷則是使用液體在泵的帶動下
強制循環帶走散熱器的熱量,與風冷相比具有安靜、降溫穩定、對環境依賴小等等優點。但熱管和液冷的價格相對較高,而且安裝也相對麻煩一些。
散熱原理
當熱量傳到散熱器的頂部後,就需要儘快地將傳來的熱量散發到周邊環境中去,對
風冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進行
熱交換。這時,熱量是在兩種不同介質間傳遞,所依循的公式為Q=α X A X ΔT,其中ΔT為兩種介質間的溫差,即散熱器與周圍環境空氣的溫度差;而α為流體的
導熱係數,在
散熱片材質和空氣成分確定後,它就是一個固定值;其中最重要的A是
散熱片和空氣的
接觸面積,在其他條件不變的前提下,如散熱器的體積一般都會有所限制,機箱內的空間有限,過大會加大安裝的難度,而通過改變散熱器的形狀,增大其與空氣的接觸面積,增加熱交換面積,是提高散熱效率的有效手段。要實現這一點,一般通過用鰭片式設計輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。
當
熱量傳遞給空氣後,和散熱片接觸的空氣溫度會急速上升,這時候,熱空氣應該儘可能和周圍的冷空氣通過對流等
熱交換方式來將熱量帶走,對
風冷散熱器來說,最主要的手段便是提高空氣流動的速度,使用風扇來實現
強制對流。這點主要和風扇的設計和風速有關,散熱器風扇的效能(例如流量、風壓)主要取決於風扇扇葉直徑、軸向長度、
風扇轉速和扇葉形狀。風扇的流量大都採用 CFM為單位(英制,立方英尺/分鐘),一個
CFM大約為0.028mm3/分鐘的流量。