电子设备常用散热方式的散热能力分析

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电脑散热技术解析选择最佳散热方案

电脑散热技术解析选择最佳散热方案

电脑散热技术解析选择最佳散热方案对于现代社会来说,电脑已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。

但是随着电脑性能的不断提升,散热问题也越来越突出。

过高的温度会导致电脑性能下降,甚至引发硬件故障。

因此,选择最佳散热方案至关重要。

一、空气散热技术空气散热技术是目前应用最广泛的一种散热方式。

它通过风扇将电脑内部产生的热量带走,起到散热降温的作用。

在空气散热技术中,散热器扮演着至关重要的角色。

散热器通过增大散热面积,提高热量的传导效率,从而有效地降低电脑的温度。

相比于传统的铜质散热器,铝质散热器更加轻薄,散热效果更好。

而采用铜质基底的散热器不仅可以提供更好的散热性能,还能够增加散热器的强度,提高其使用寿命。

因此,在选择散热器时,不妨考虑使用铝质基底的铜质散热器。

二、水冷散热技术水冷散热技术是一种比较高级的散热方式。

它通过循环水来降低电脑的温度。

与空气散热技术相比,水冷散热技术具有更好的散热效果和更低的噪音水平。

同时,水冷散热技术还可以实现散热系统的模块化设计,便于安装和维护。

水冷散热系统主要由散热器、冷头、泵和水管等组成。

其中,散热器负责释放电脑内部的热量,冷头通过与散热器的接触将热量传递给水管,泵负责将冷却后的水送回散热器,形成循环。

因此,在选择水冷散热系统时,需要考虑散热器、冷头、泵的质量和匹配性能。

三、相变散热技术相变散热技术是一种相对较新的散热方式。

它利用相变材料的独特性质,在变化状态下释放或吸收大量的热量。

相变散热技术具有散热效果好、体积小、噪音低等优点。

在相变散热技术中,最常见的就是利用蓄热盒进行散热。

蓄热盒内部装填有相变材料,当电脑温度上升时,相变材料吸收热量并发生相变,达到降温的效果。

相变散热技术的优势在于,即使在负载高的情况下,也能保持较低的温度。

综上所述,选择最佳散热方案对于保护电脑安全运行至关重要。

空气散热技术、水冷散热技术和相变散热技术都有各自的优势和不足。

在选择散热方案时,要根据自己的需求以及电脑的使用环境进行综合考虑,最终选取适合自己的散热方案,为电脑的顺畅运行保驾护航。

电子设备的散热与温度控制技术

电子设备的散热与温度控制技术

电子设备的散热与温度控制技术随着科技的不断发展,电子设备在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。

然而,电子设备在长时间使用过程中会产生大量的热量,这对设备的正常运行和寿命造成威胁。

因此,散热与温度控制技术成为了电子设备工程中的重要一环。

本文将详细介绍电子设备散热与温度控制技术的相关内容。

一、散热的重要性和原理1.1 散热的重要性电子设备在工作过程中会产生热量,如果不能及时散热,会导致设备温度升高,甚至严重损坏电子元件。

因此,散热是保证设备正常工作的必要条件。

1.2 散热的原理散热的主要原理包括传导、对流和辐射三种方式。

- 传导:热量通过物体的直接接触而传递。

这种方式适用于高功率电子元件与散热器之间的热传导。

- 对流:热量通过流体(通常是空气)的流动而传递。

这种方式适用于散热器通过风扇吹过冷却片,从而加快热量的散发。

- 辐射:热辐射通过热量中的电磁波辐射而传递。

这种方式适用于高温的散热部件或设备。

二、常见的散热与温度控制技术2.1 散热器散热器是一种常见的散热设备,用于增大表面积以便更好地散发热量。

常见的散热器设计包括散热片、散热管和风扇等。

散热器通常通过与电子元件直接接触或靠近电子元件来帮助传导和对流散热。

2.2 热管热管是一种独特的热传导装置,由封闭的金属管道、工作介质和蒸发器与冷凝器组成。

当热管的蒸发器受热时,工作介质会沸腾形成汽态。

汽态工作介质流向冷凝器,在那里会放出热量,并变成液态再返回蒸发器。

热管可以有效地传导热量,并把热量传递到散热器或其他冷却装置中。

2.3 导热绝缘材料导热绝缘材料常常被用于隔离电子元件和散热部件,以防止热量从电子元件传递到周围环境。

导热绝缘材料有助于集中热量传输,保护电子元件并提高散热效率。

2.4 温度传感器与控制系统温度传感器可以测量电子设备的温度,并将其转化为电信号输出。

控制系统可以根据温度信号控制散热器或其他冷却装置的运行,以维持设备的温度在安全可控范围内。

电子设备常用散热方式的散热能力分析

电子设备常用散热方式的散热能力分析

电力电子设备常用散热方式的散热能力分析1 引言随着电子组装技术的不断发展,电子设备的体积趋于微型化,系统趋于复杂化,高热密度成了一股不可抗拒的发展趋势。

为了适应高热密度的需求,风扇、散热器等传统的散热手段不断推陈出新,新颖高效的散热方法层出不穷。

在众多散热方式面前,区分各种散热方式的散热能力,从而选择既经济又可靠的散热方法成为设计人员极为关注的问题。

本文针对风冷和水冷两种常用的散热方式,综合国内外文献中对这两种散热方式的研究结果,总结出这两种散热方式的散热能力,为热设计人员选择经济合理的散热方式提供参考依据。

2 各种传热方式的传热能力分析各种传热方式传热系数的大致范围如附表所示[1]。

对空气而言,自然风冷时的传热系数是很低的,最大为10w/(m2k),如果散热器表面与空气的温差为50℃,每平方厘米散热面积上空气带走的热量最多为0.05w。

传热能力最强的传热方式是具有相变的换热过程,水的相变过程换热系数的量级为103~104。

热管的传热能力之所以很大,就是因为其蒸发段和冷凝段的传热过程都是相变传热。

附表各种传热方式的传热系数文献[2]给出了根据散热体积和热阻选择散热方式的参考依据,如图1所示。

例如对于热阻要求为0.01℃/w的散热方式,如果体积限制在1000 in3(1in3=16.4 cm3),可以选择风冷散热方式,但必须配备高效的风冷散热器;而如果体积限制在10 in3,只能选择水冷的散热方式。

图1 散热体积与热阻的大致关系3 风冷风冷散热方式成本低,可靠性高,但由于散热能力小,只适用于散热功率小而散热空间大的情况下。

目前风冷散热器的研究热点是将热管与散热器翅片集成在一起,利用热管的高传热能力,将热量均匀地传输到翅片表面,提高翅片表面温度的均匀性,进而提高其散热效率。

空气强制对流冷却方式是目前电力电子元件常用的散热方式,其普通结构是散热器加风扇的形式。

该结构虽然实施方便,成本较低,但其散热能力有限。

了解电脑散热技术

了解电脑散热技术

了解电脑散热技术随着科技的不断进步,电脑已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

然而,电脑长时间运行时会产生大量热量,如果不能有效散热,就会对电脑的稳定性和寿命造成不利影响。

因此,了解电脑散热技术变得尤为重要。

本文将介绍一些常见的电脑散热技术及其原理。

一、空气散热技术空气散热技术是目前电脑散热中最常见的一种方式。

它通过利用风扇和散热片来加速空气流动,从而降低电脑内部的温度。

空气散热技术可以分为主动散热和被动散热两种形式。

1. 主动散热主动散热是指通过风扇将热量从电脑内部带走的方式。

电脑主机箱通常会设置多个风扇,它们分别位于电脑前面板、侧面板和背面等位置。

这些风扇通过旋转产生大量的气流,使得热量得以有效地散发。

同时,一些散热片也会被设计成风扇形式,通过自身的旋转带走热量。

2. 被动散热被动散热是指不依赖风扇,而是利用散热片或导热管将热量传递到散热器表面,再通过自然对流的方式散热的方式。

被动散热通常出现在一些无风扇设计的超薄本或高性能显卡上。

这些设备通过增加散热器的面积和散热片的数量,来增强散热效果。

二、水冷散热技术相对于空气散热技术,水冷散热技术在散热效果上更为出色。

它通过将电脑内部的热量传导至水冷器并通过水泵循环散热来降温。

水冷系统由水泵、散热器、水管和水块等组件组成。

水泵将冷却剂(通常是水)从散热器吸入,通过水管送至散热片和水块的接触面,然后将热量带走,并再次送回散热器进行散热。

水冷散热技术与空气散热技术相比,具有更好的散热效果。

它可以在较低的转速下提供更强大的散热性能,减少噪音和功耗。

同时,由于水的导热性能较好,散热速度更快,能够有效地降低电脑的工作温度,提高电脑的性能和稳定性。

三、相变散热技术相变散热技术是一种比较新颖的散热方法。

它利用特殊的散热介质,在温度变化时发生物态转变,从而带走大量热量。

相变散热技术通常应用在一些高功耗的电子设备上,如高性能显卡和处理器。

这些设备产生的热量非常大,传统的散热方式很难将其完全散发。

散热方案分析报告

散热方案分析报告

散热方案分析报告一、背景介绍在现代电子设备的发展中,由于电子元器件的工作温度较高,散热技术的发展成为电子产品设计中的重要一环。

在本次报告中,将对散热方案进行深入分析,探讨其在电子产品中的重要性以及各种散热方案的优缺点。

二、散热方案的重要性在电子设备的工作过程中,电子元器件会产生较大的热量。

若无法及时把这些热量散出,电子元器件的工作温度会迅速升高,进而引发性能下降、寿命缩短、故障率增加等一系列问题。

因此,如何更好地散热以保证电子元器件的正常工作成为了电子产品设计中至关重要的环节。

三、散热方案的分类电子产品中常见的散热方案主要分为以下几类:1. 自然对流散热自然对流散热是指通过空气对流来传递热量的一种散热方式。

它的工作原理是通过将待散热元件与周围空气接触,利用空气的密度差异产生空气流动,进而将热量带走,从而实现散热的效果。

自然对流散热的优点是成本低、功耗小,且无噪音;缺点是散热效果较差,多用于散热要求不太高的电子产品中。

2. 强制对流散热强制对流散热是指通过空气强制对流来传递热量的一种散热方式。

它通过电子风扇等设备产生强制空气流动,进而加强空气流动,提高散热效果。

强制对流散热的优点是散热效果较好,适合于散热要求较高的电子产品使用;缺点是功耗较高且产生噪音。

3. 热管散热热管散热是一种通过利用工作介质(常见的是液态水)蒸发和凝结的特性来实现热量传递的散热方式。

其优点是传热效果好、可靠性高、噪音小;缺点是成本高、应用范围相对较窄。

4. 导热界面材料散热导热界面材料散热是一种通过将导热材料放置在散热元件和散热设备之间的方式来实现热量传递的散热方式。

其优点是原理简单、成本较低;缺点是散热效果较弱。

四、散热方案的选择在选用散热方案时,需要根据电子产品的实际情况和散热要求进行综合考虑。

一般来说,对于散热要求不太严格的电子产品,可采用自然对流散热和导热界面材料散热;对于散热要求较高的电子产品,应优先考虑强制对流散热和热管散热。

电子产品中的散热问题及其解决方案

电子产品中的散热问题及其解决方案

电子产品中的散热问题及其解决方案随着科技的发展和进步,电子产品已经成为了现代人们不可或缺的日常用品。

我们的手机、电脑、平板等数码设备已经成为了我们生活的重要组成部分,但是这些电子设备的使用过程中产生的散热问题却也为我们带来了很多不便。

本文将详细探讨电子产品中的散热问题及其解决方案。

一、电子产品散热的原因电子产品在使用的过程中会产生大量的热量,主要来自于电路板、电源、硬盘以及CPU等部件,这些部件在运转中会消耗掉大量的能量,产生的热量随之而生。

如果一直不进行散热,电子产品的温度会不断上升,导致设备的性能逐渐下降,进而严重影响其寿命。

二、现有散热方案的不足目前,电子产品主要采用的散热方式包括被动散热和主动散热。

被动散热主要依赖于风扇和散热片的散热效果,但是由于设备体积、风扇转速等限制,被动散热的效果并不理想。

主动散热则通过电源自带的直接风扇、散热模组等方式来实现热量的散发,不过这种方式造成的噪音较大,也很难解决部分热量积聚的问题。

三、电子产品散热的解决方案为了解决现有散热方案的不足,研究人员和设计师们不断尝试各种新的散热技术和方式,以下是几种较为常见的电子产品散热方案:(一)液态散热液态散热技术通过引入独立的散热水冷系统来解决散热问题,该技术可以将热量快速传导到水冷系统中,利用水冷系统中等离子体的分散性能,从而将热量快速散发,降低电子设备温度,提高其性能和寿命。

(二)热管散热热管散热技术是一种能够实现快速有效散热的方法,在热管理散热中底。

该技术利用导热管中的相变原理将热量快速传输到散热片上,从而实现快速有效地散热。

(三)导热胶导热胶是一种能够在电子元件间传输热能的特殊材料,一般用于CPU和散热器之间,作为热传递介质来解决设备散热问题。

当散热器与CPU密切贴合时,导热胶会把热量传递到散热器上,实现有效的散热。

(四)无风扇散热无风扇散热是一项新兴的散热技术,可以通过改变设备的结构和设计来实现散热。

无风扇散热系统省去了常见的风扇噪音和空气阻力,独特的设计可以实现非常高效的散热效果,目前在小型电子产品上已经开始得到广泛应用。

电源散热方案

电源散热方案

电源散热方案引言随着电子设备的发展和进步,电源的散热问题变得越来越重要。

电源散热方案是为了确保电源的稳定性和长期可靠性,同时避免过热对设备产生损害。

本文将介绍一些常用的电源散热方案,并讨论它们的优缺点和适用范围。

背景电源作为设备的核心组件,承担着供电和稳压的重要任务。

在工作过程中,电源会产生一定的功耗,导致局部温度升高。

如果散热不及时或不充分,可能会导致温度过高,影响电源的正常工作,甚至损坏电源或其他设备。

常见的电源散热方案1. 风扇散热风扇散热是电子设备中常见的散热方案之一。

它通过将空气引入设备内部,利用风扇产生的气流来降低电源温度。

风扇散热方案适用于功耗较大的电源,如大功率电源模块和服务器电源。

优点•散热效果好,能够及时降低电源温度;•成本相对较低,适用于大规模生产。

缺点•风扇会产生噪音,降低使用环境的舒适度;•风扇寿命有限,需要定期维护和更换。

2. 散热片散热散热片散热是电子设备中常见的被动散热方案之一。

它通过散热片来扩大电源的散热面积,加快散热效果。

散热片通常是由优良的导热材料制成,如铝合金或铜。

优点•散热效果好,能够有效降低电源温度;•无噪音,不会影响使用环境的舒适度;•散热片寿命长,无需维护。

缺点•成本较高,需要额外的材料和制造工艺;•散热片体积较大,对设备尺寸和安装空间有一定要求。

3. 热管散热热管散热是一种高效的被动散热方案。

它通过利用热管的热传导特性,将热量从电源核心传导到散热器,然后通过空气流动散热。

热管散热适用于功耗较大且散热要求较高的电源。

优点•散热效果好,能够有效降低电源温度;•无噪音,不会影响使用环境的舒适度;•散热器体积小,适合安装在紧凑空间中。

缺点•成本较高,需要额外的材料和制造工艺;•对设计和制造有一定的复杂性要求。

结论电源散热方案是确保电源稳定工作和长期可靠性的重要环节。

本文介绍了三种常见的电源散热方案:风扇散热、散热片散热和热管散热。

它们都有各自的优缺点和适用范围,根据具体的应用场景和需求选择合适的方案是很重要的。

散热分析报告

散热分析报告

散热分析报告引言散热问题在电子设备设计中起着至关重要的作用。

随着电子设备性能的不断提升和集成度的增加,设备内部的功耗也不断增加,导致了设备散热问题的严重性。

本文对散热问题进行分析,并提出相应的解决方案。

背景在电子设备中,功耗较高的芯片或元件会产生大量的热量,如果不能及时有效地散热,会导致设备温度过高,影响设备的稳定性和寿命。

因此,散热在电子设备设计中具有重要的意义。

分析过程散热问题的解决需要分析以下几个方面:设备热量产生的原因设备中的芯片或元件在工作过程中会产生热量,其中主要原因有以下几点: -芯片内部电流通过导致电阻产生的热量 - 其他器件的损耗也会产生一定的热量设备散热的方式设备散热主要有以下几种方式: - 对流散热:通过自然对流或风扇等装置实现空气流动,将热量带走 - 辐射散热:设备表面通过辐射将热量散发出去 - 传导散热:通过设备中的导热材料将热量传递到其他部件上,再通过其他散热方式将热量散开设备散热的挑战和问题在散热过程中,存在以下一些挑战和问题: - 设备内部空间受限,散热部件的布局有限 - 散热材料的选择和使用需要经过权衡,不同的材料具有不同的散热性能和导热性能 - 设备长时间连续工作时,温度的变化对散热性能有一定的影响 - 设备的工作环境也会对散热性能产生影响,例如高温环境下散热效果会下降解决方案针对上述的问题和挑战,我们提出以下解决方案: 1. 设计合理的散热结构: -合理布局散热器件,优化设备内部空气流动,增加散热效率 - 根据设备的散热需求,选择适当的散热器件,如风扇、散热片等 2. 使用合适的散热材料: - 选择导热性能好的材料作为散热部件,提高散热效率 - 在接触面使用导热膏或热导胶等,提高传热效率 3. 运用散热模拟软件进行仿真: - 使用散热模拟软件对设备的散热性能进行模拟和分析,优化散热结构和材料选择 4. 温度监控和报警系统: - 在设备中设置温度传感器,实时监控设备温度,超过设定的温度范围时触发报警系统,保护设备安全结论散热问题是电子设备设计中必须要考虑的一个重要因素。

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电力电子设备常用散热方式的散热能力分析1 引言
随着电子组装技术的不断发展,电子设备的体积趋于微型化,系统趋于复杂化,高热密度成了一股不可抗拒的发展趋势。

为了适应高热密度的需求,风扇、散热器等传统的散热手段不断推陈出新,新颖高效的散热方法层出不穷。

在众多散热方式面前,区分各种散热方式的散热能力,从而选择既经济又可靠的散热方法成为设计人员极为关注的问题。

本文针对风冷和水冷两种常用的散热方式,综合国内外文献中对这两种散热方式的研究结果,总结出这两种散热方式的散热能力,为热设计人员选择经济合理的散热方式提供参考依据。

2 各种传热方式的传热能力分析
各种传热方式传热系数的大致范围如附表所示[1]。

对空气而言,自然风冷时的传热系数是很低的,最大为10w/(m2k),如果散热器表面与空气的温差为50℃,每平方厘米散热面积上空气带走的热量最多为0.05w。

传热能力最强的传热方式是具有相变的换热过程,水的相变过程换热系数的量级为103~104。

热管的传热能力之所以很大,就是因为其蒸发段和冷凝段的传热过程都是相变传热。

附表各种传热方式的传热系数
文献[2]给出了根据散热体积和热阻选择散热方式的参考依据,如图1所示。

例如对于热阻要求为0.01℃/w的散热方式,如果体积限制在1000 in3(1in3=16.4 cm3),可以选择风冷散热方式,但必须配备高效的风冷散热器;而如果体积限制在10 in3,只能选择水冷的散热方式。

图1 散热体积与热阻的大致关系
3 风冷
风冷散热方式成本低,可靠性高,但由于散热能力小,只适用于散热功率小而散热空间大的情况下。

目前风冷散热器的研究热点是将热管与散热器翅片集成在一起,利用热管的高传热能力,将热量均匀地传输到翅片表面,提高翅片表面温度的均匀性,进而提高其散热效率。

空气强制对流冷却方式是目前电力电子元件常用的散热方式,其普通结构是散热器加风扇的形式。

该结构虽然实施方便,成本较低,但其散热能力有限。

以int
el pentium 4 cpu(2.2ghz)的冷却为例来说明普通风冷结构的散热范围。

该c pu发热量约为55w,表面许可温度为70℃,芯片尺寸为12×12.5×1.5mm,热扩散铜板尺寸为31×31mm [3]。

散热器加风扇的限制安装空间为80×60×50mm。

ma nish saini对该种情况下普通风冷结构的最大散热量做了实验研究[4]。

采用ice pak模拟表明,31×31mm热扩散铜板的热阻和16×16mm的铜板均匀加热时的热阻相等。

实验方法是以一块面积为16×16mm、均匀加热的铜板为热源,采用普通散热结构。

研究结果表明,当cpu的表面温度为70℃,周围空气温度为35℃,在80×60×50mm的散热空间内,风扇采用顶吹形式时最大散热量为89.4w,采用侧吹形式时最大散热量为78.2w。

根据该实验数据分析,风扇顶吹时的热源的最大热流密度为34.9w/cm2,侧吹时热源的最大热流密度为30.5w/cm2。

为了使风冷系统适应高热密度散热的新要求,热设计人员通过改变电子元器件的封装技术和形式、设计新型的风冷装置使风冷系统具有更广阔的适用范围。

在改变封装形式方面,采用基片在上的倒封装技术制造的倒装芯片(flip chip)、直接利用印制电路板做基体的球栅列阵(bga)等手段都提高了封装模块的散热性能。

在新型风冷装置的设计上,ralph l.webb,shinnobu yamauchi[5]等人为电脑的cpu设计了一种名为风冷热虹器的散热装置(air-cooled thermosyphon),其结构如图2所示。

该装置由热虹吸器和散热片组成,热虹吸器的管壳材料为铝,工质为r134a,散热片的迎风面积为75×90mm (16mm宽)。

实验方法仍是对一块16×16mm的铜板均匀加热,实验结果表明,cpu表面温度在许可范围内时,铜板最大加热密度为39w/cm2,即采用该装置能从cpu上带走100w的热量,这是目前报道的散热能力最大的风冷装置。

该装置的缺陷是安装方位只能取竖直方向,因为热虹吸器内没有芯体,液体只能依靠重力回到加热表面。

图2 风冷热虹吸器[5]
综合以上分析,如果以散热器底面热源的均匀热流作为风冷装置散热能力的标准,当受到散热空间的限制时,风冷装置的散热极限约为40w/cm2,如果不受散热空间的限制,提高风扇风量和增大散热器面积会使风冷系统的散热能力更高一些。

设计人员可根据散热密度和散热空间的大小来选择合理的风冷装置。

4 水冷及其它散热系统
虽然风冷技术不断提高,但风冷本身受到散热能力的限制,随着热流密度不断提高,具有更大散热能力的水冷装置的应用将大行其道。

根据附表,气体强制对流换热系数的大致范围为20~100w/(m2℃),水强制对流的换热系数高达15000w/(m 2℃),是气体强制对流换热系数的百倍以上,水沸腾换热系数更高,可以达到2 5000w/(m2℃)。

目前水冷装置的最大散热能力还没有得到研究。

以下通过几种冷
却装置的散热性能来说明水冷系统的散热能力。

现在对印刷电路板或者混和电路基片进行冷却的一种常用方式是将它们连接到采用空气或者液体冷却的冷板上[6]。

冷板采用空心结构,通常内部为蜂窝状或者回旋状的结构形式。

工质通常是水。

冷却水通过强制对流冷却的方式将热量带走。

水在管路内的流动根据雷诺数(re)的大小可分为层流、过渡流、紊流三种流态。

文献[7]中给出了不同流态下努塞特数的经验公式,可作为计算冷板散热量的依据。

对于冷板,使用者最为关心的是热阻和流阻两个参数。

在设计过程中,设计者希望得到冷板热阻和流阻的关系,即在一定的热阻要求下,流阻越低越好,这二者之间的关系一方面通过设计者的经验得到,另一方面,还需要通过理论分析,目前,这方面的理论研究还不充分。

比强制对流冷却具有更大换热能力的是沸腾换热。

目前人们已设计了多种冷却装置通过液体的沸腾换热来冷却高热流密度的芯片。

heffington等人设计了一种由振动产生雾化液滴冷却加热表面的装置(vibration-induced droplet atmoz ation,vida)。

装置结构如图3所示。

该装置是一个四周装有散热片的封闭腔,腔直径为50mm,厚度为20mm。

腔内底部装有压电致动器和少许液体(水或fc-72)。

致动器振动产生雾状液滴,液滴飞溅到加热表面,在加热表面形成持续的液膜,同时液膜汽化带走热量。

腔内的蒸汽被腔体外表面的散热器冷却形成液体,在重力作用下回到腔内底部。

heffington等人实验研究的结果表明,如果腔体外表面采用风冷散热,加热表面温度为100℃时,该装置的最大散热能力为100 w/cm2,如果采用水冷散热,其散热能力可达到200w/cm2。

图3 雾化液滴的冷却装置[8]
上世纪80年代中期,美国学者tucherman和pease报道了一种如图4所示的微通道结构。

该结构由高导热系数的材料(例如硅)构成。

通道宽(wc)和通道壁厚(ws)均为50μm,通道高宽比(b/wc)约为10。

在底面(w×l)加上的热量q经过微通道壁传导至通道内,然后被强制对流的流体带走。

由于微通道尺寸微小,通道内的传热规律与大尺度槽道完全不同。

他们的实验表明当水的流量为1 0cm3/s,水的温升为71℃时,冷却热流高达790w/cm2。

是目前散热能力最大的水冷装置。

图4 微通道结构[9]
微通道的出现适应了不断增高的微电子芯片热流密度的冷却需要,无疑它在其它领域作为高效紧凑的换热器或冷却装置也拥有广阔的应用前景。

综合以上水冷装置的介绍分析,可知其散热能力比风冷装置高出1~2个数量级,而且其散热能力还没有被充分挖掘,随着热流密度的不断高涨,其应用将会越来越广泛。

5 结束语
本文综合国内外文献中对风冷和水冷两种常见散热方式的研究结果,总结出这两种散热方式的散热能力和适用范围,为热设计人员选择经济合理的散热方式提供参考依据。

(1)受到散热空间限制时,风冷系统散热极限约为40w/cm2。

如果不受散热空间的
限制,提高风扇风量和增大散热器面积会使风冷系统的散热能力更高一些。

(2)水冷系统的散热能力比风冷系统高出1~2个数量级,其散热潜力还未得到充分挖掘,目前水在微通道内强制对流的冷却方式是水冷系统中具有最大散热能力的方式,其散热能力可达790w/cm2。

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