我設(shè)計的散熱器說明(編輯修改稿)
2025-05-09 06:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另—端。熱管在實現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過程中，包含了以下六個相互關(guān)聯(lián)的主要過程②： (1)熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到（液－－汽）分界面； (2)液體在蒸發(fā)段內(nèi)的（液－－汽）分界面上蒸發(fā)； (3)蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段； (4)蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽．液分界面上凝結(jié)： (5)熱量從（汽－－液）分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源： (6)在吸液芯內(nèi)由于毛細作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。②．熱管基本特性： 熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有以下基本特性：?。芨叩膶?dǎo)熱性 熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導(dǎo)熱能力。與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個數(shù)量級的熱量。當(dāng)然，高導(dǎo)熱性也是相對而言的，溫差總是存在的，不可能違反熱力學(xué)第二定律，并且熱管的傳熱能力受到各種因素的限制，存在著一些傳熱極限，熱管的軸向?qū)嵝院軓姡瑥较虿o太大的改善(徑向熱管除外)。 ?、ⅲ畠?yōu)良的等溫性熱管內(nèi)腔的蒸汽是處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力決定于飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降很小，根據(jù)熱力學(xué)中的方程式可知，溫降亦很小，因而熱管具有優(yōu)良的等溫性。ⅲ．熱流密度可變性熱管可以獨立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量，這樣即可以改變熱流密度，解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。ⅳ．熱流方向的可逆性一根水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動力是毛細力，因此任意一端受熱就可作為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成為冷凝段。此特點可用于宇宙飛船和人造衛(wèi)星在空間的溫度展平，也可用于先放熱后吸熱的化學(xué)反應(yīng)器及其他裝置。ⅴ．熱二極管與熱開關(guān)性能熱管可做成熱二極管或熱開關(guān)，所謂熱二極管就是只允許熱流向一個方向流動，而不允許向相反的方向流動；熱開關(guān)則是當(dāng)熱源溫度高于某一溫度時，熱管開始工作，當(dāng)熱源溫度低于這一溫度時，熱管就不傳熱。ⅵ．恒溫特性(可控?zé)峁?普通熱管的各部分熱阻基本上不隨加熱量的變化而變，因此當(dāng)加熱量變化時，熱管備部分的溫度亦隨之變化。但人們發(fā)展了另一種熱管——可變導(dǎo)熱管，使得冷凝段的熱阻隨加熱量的增加而降低、隨加熱量的減少而增加，這樣可使熱管在加熱量大幅度變化的情況下，蒸汽溫度變化極小，實現(xiàn)溫度的控制，這就是熱管的恒溫特性。ⅶ．環(huán)境的適應(yīng)性 熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化，熱管可做成電機的轉(zhuǎn)軸、燃氣輪機的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可做成分離式的，以適應(yīng)長距離或沖熱流體不能混合的情況下的換熱；熱管既可以用于地面(重力場)，也可用于空間(無重力場)。熱管的最大導(dǎo)熱量與其直徑有很大的關(guān)系，那么，不同直徑的熱管，最大導(dǎo)熱量區(qū)別有多大呢？下面介紹我的實驗數(shù)據(jù)以供支持：直徑為3mm的正品熱管，（15焦耳/s）的熱量。而直徑為5mm的熱管， 個熱傳遞周期最大熱量傳遞達到了45W，是3mm熱管的3倍！。如此高的傳熱量，如果沒有良好的散熱片設(shè)計和風(fēng)扇配合，很容易導(dǎo)致熱量無法正常發(fā)散。而華碩獅子王正是采用了8mm直徑熱管設(shè)計，能夠有效提升30%的散熱效能?；谝陨蠈嶒灲Y(jié)果，在我的散熱系統(tǒng)中用6根直徑為5mm的熱管。下面是我的實驗原理： 實物圖：在上章中我們主要討論了如何快速將熱量帶離熱源，但對一個完整的散熱器而言，這是遠遠不夠的，因為這樣只是將熱量轉(zhuǎn)移到散熱本體上，如果不高效地將這些熱量與外界環(huán)境熱交換，散發(fā)到外界環(huán)境中去，則散熱將成為一句空話，隨著熱量在散熱本體上的積存，其散熱能力，特別是熱源與散熱器底座的傳導(dǎo)能力，將急速下降，試想一下極端的情況，一旦散熱本體的溫度與熱源的溫度相當(dāng)時，無論散熱器材質(zhì)的熱傳導(dǎo)系數(shù)多高，都無法將熱量從熱源中帶出了。對于如何提高散熱效率，我采用了熱輻射、自然對流（特殊的風(fēng)道設(shè)置）和風(fēng)冷相結(jié)合的方法，在電腦平常使用時只用熱輻射和自然對流就可以滿足散熱需求，這樣在整個散熱系統(tǒng)中并沒有運動部件，所以使電腦的運行更加安靜 。對于超頻的用戶，在輻射散熱不能達到要求時，由軟件控制，散熱風(fēng)扇會開啟，來輔助散熱。下面分別加以說明：① 輻射散熱自然界中的一切物體,只要溫度在絕對溫度零度以上,都以電磁波的形式時刻不停地向外傳送熱量,這種傳送能量的方式稱為輻射。物體通過輻射所放出的能量，稱為輻射能，簡稱輻射。輻射按倫琴/小時(R)計算 輻射有一個重要的特點，就是它是“對等的”。不論物體(氣體)溫度高低都向外輻射，甲物體可以向乙物體輻射，同時乙也可向甲輻射。這一點不同于傳導(dǎo)，傳導(dǎo)是單向進行的。輻射能被體物吸收時發(fā)生熱效應(yīng)，物體吸收的輻射能不同，所產(chǎn)生的溫度也不同。因此，輻射是能量轉(zhuǎn)換為熱量的重要方式。 輻射傳熱 （radiant heat transfer）依靠電磁波輻射實現(xiàn)熱冷物體間熱量傳遞的過程，是一種非接觸式傳熱，在真空中也能進行。物體發(fā)出的電磁波，理論上是在整個波譜范圍內(nèi)分布，但在工業(yè)上所遇到的溫度范圍內(nèi)，～1000μm之間的熱輻射,而且大部分位于紅外線(又稱熱射線)～20μm的范圍內(nèi)。所謂紅外線加熱,就是利用這一區(qū)段的熱輻射。研究熱輻射規(guī)律，對于爐內(nèi)傳熱的合理設(shè)計十分重要，對于高溫爐操作工的勞動保護也有積極意義。當(dāng)某系統(tǒng)需要保溫時，即使此系統(tǒng)的溫度不高，輻射傳熱的影響也不能忽視。如保溫瓶膽鍍銀，就是為了減少由輻射傳熱造成的熱損失。 熱輻射的基本概念 任何物體在發(fā)出輻射能的同時，也不斷吸收周圍物體發(fā)來的輻射能。一物體輻射出的能量與吸收的能量之差，就是它傳遞出去的凈能量。物體的輻射能力（即單位時間內(nèi)單位表面向外輻射的能量），隨溫度的升高增加很快。一般說來，當(dāng)一物體受到其他物體投來的輻射（能量為Q）時,其中被吸收轉(zhuǎn)為熱能的部分為QA,被反射的部分為QR，透過物體的部分為QD,顯然這些部分與總能量之間有下式所示的關(guān)系：QA+QR+QD=Q如果把A
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