散热器高效散热技术及应用研究
散热器项目可行性研究报告范文
散热器项目可行性研究报告范文一、引言散热器是一种用于散热的设备，广泛应用于电子设备、汽车、建筑物等领域。
随着科技的进步和人们对高性能电子设备的需求增加，散热器市场需求也呈上升趋势。
本报告旨在对散热器项目的可行性进行研究，包括市场需求、竞争分析、技术可行性和经济可行性等方面的内容。
二、市场需求分析散热器市场需求主要来自各行业对散热设备的需求。
随着智能手机、平板电脑等电子设备的普及，对散热器的需求也越来越大。
同时，汽车行业对散热器的需求也在增加，特别是电动汽车的快速发展，对散热器的需求更为迫切。
此外，建筑行业中，空调系统的普及也催生了对散热器的需求。
三、竞争分析目前，散热器市场存在一定的竞争。
国内外都有很多大型企业生产和销售散热器产品，竞争激烈。
在国内市场上，一些企业拥有先进的技术和设备，产品质量有保证，具有一定的竞争优势。
同时，一些小型企业也能够以低价产品满足低端市场需求。
在国际市场上，一些国外企业拥有先进的研发能力和技术优势，对国内企业形成较大的竞争压力。
四、技术可行性分析散热器项目的技术可行性分析主要包括关键技术、工艺流程和设备需求等方面。
散热器的关键技术主要包括材料选择、热传导和散热效率等方面。
需要结合市场需求和竞争分析，选择合适的材料，提高热传导效率，提高散热效果。
工艺流程包括模具制造、材料加工、组装等环节，需要确保生产工艺流程的稳定性和产品品质。
设备需求方面，需要购置一些热传导测试设备、产品自动化加工设备等。
五、经济可行性分析散热器项目的经济可行性分析主要包括投资规模和回报预测两个方面。
投资规模主要包括建厂投资、设备购置投资、人员培训投资等方面。
回报预测需要根据市场需求、产品定价和产能规模等进行综合考虑。
同时，考虑到市场竞争和价格波动等因素，需要进行风险评估，确保项目的经济可行性。
六、总结与建议通过对散热器项目的可行性研究，可得出以下结论：1.散热器市场需求增长迅猛，满足了各行业对散热设备的需求。
电气设备的热管理与散热技术的最新研究进展
电气设备的热管理与散热技术的最新研究进展在当今科技飞速发展的时代，电气设备在各个领域的应用日益广泛，从日常生活中的电子设备到工业生产中的大型机器，从通信领域的基站到新能源汽车的动力系统，电气设备的性能和可靠性对于我们的生活和工作有着至关重要的影响。
而热管理与散热技术则是保障电气设备正常运行、延长使用寿命、提高性能的关键因素之一。
随着电气设备的功率密度不断提高，对热管理与散热技术的要求也越来越高，相关的研究也在不断深入和拓展。
一、电气设备热管理与散热技术的重要性电气设备在工作过程中，由于内部的电阻、电感等元件会产生热量，如果这些热量不能及时有效地散发出去，就会导致设备温度升高。
过高的温度会对电气设备的性能产生多方面的不利影响。
首先，温度升高会导致电子元件的电阻增大，从而增加电能的损耗，降低设备的工作效率。
其次，高温会加速电子元件的老化，缩短其使用寿命。
此外，过高的温度还可能导致设备出现故障，甚至引发火灾等安全事故。
因此，有效的热管理与散热技术对于保障电气设备的性能、可靠性和安全性具有重要意义。
二、传统的热管理与散热技术在过去的几十年中，已经发展出了多种传统的热管理与散热技术，如自然对流散热、强制风冷散热和液冷散热等。
自然对流散热是一种依靠空气的自然流动来带走热量的方法，其结构简单、成本低，但散热效果有限，通常适用于功率较小、发热较低的电气设备。
强制风冷散热则是通过风扇等设备强制推动空气流动，加快热量的散发。
这种方法散热效果较好，但风扇的噪声较大，且在一些恶劣环境下（如灰尘较多的场所）可能会出现故障。
液冷散热是利用液体（如水、油等）的高比热容和良好的导热性能来带走热量。
液冷散热的效率高，但系统复杂，成本较高，且存在液体泄漏的风险。
三、最新的热管理与散热技术研究进展（一）相变材料散热技术相变材料（PCM）是一种在特定温度下能够发生相变（如从固态变为液态或从液态变为固态），并在相变过程中吸收或释放大量热量的材料。
翅片式与微流道式散热器散热特性及应用研究
翅片式与微流道式散热器散热特性及应用研究翅片式和微流道式散热器是目前常用的两种散热器设计，它们具有不同的散热特性和应用领域。
本文将从结构、流动特性、热传导等方面对翅片式和微流道式散热器的散热特性进行比较，并讨论它们在不同领域的应用研究。
首先，翅片式散热器是一种多层排列的金属翅片结构，通过扩大散热表面积来提高散热效果。
翅片的排列可以是平行、交错或螺旋形式，这取决于具体的设计需求。
翅片式散热器的散热效果主要依靠热对流和热辐射来实现，其适用于处理器、显卡等电子设备的散热。
其次，微流道式散热器是一种通过微小通道来增强流体与散热器之间的热传导的散热器。
微流道的尺寸通常在微米级别，具有高比表面积和低流体阻力的特点。
微流道式散热器主要通过对流传热来散热，其具有较高的传热系数和快速响应的特点。
微流道式散热器广泛应用于LED照明、锂电池等领域，因其高效散热的特点，可以有效降低设备的工作温度。
在流动特性方面，翅片式散热器和微流道式散热器存在一些差异。
翅片式散热器在流体过程中，流体从翅片上流过，在翅片间有较大的间隙，使流动阻力较低。
而微流道式散热器的微小通道会引起较大的流阻，因此在设计过程中需要考虑流体的压力损失。
此外，微流道式散热器中的微小通道也会导致流体流动的分层现象，进一步增加了对流传热的效果。
在热传导方面，翅片式散热器和微流道式散热器也有一些不同。
翅片式散热器主要依靠翅片与流体的热对流来散热，因此其热传导主要受翅片材料的热导率和翅片间的间隙大小影响。
而微流道式散热器中的微小通道可以增强热传导，使得散热器具有更高的传热系数。
此外，在微流道式散热器中，由于流体与散热器的接触表面积很大，因此可以实现更快的热传导速度。
在应用研究方面，翅片式散热器已经在电子设备的散热领域得到广泛应用。
其结构简单，制造成本较低，适用于小型电子设备的散热需求。
而微流道式散热器由于其高效的散热特性，逐渐在LED照明、锂电池等领域得到应用。
研究人员通过调整微流道的尺寸和结构，优化流体流动方式，进一步提高微流道式散热器的散热性能。
电脑散热技术的发展趋势
电脑散热技术的发展趋势随着电脑性能的不断提升和使用需求的增加，电脑散热成为了一个重要的技术问题。
良好的散热系统能够保证电脑的稳定性和寿命，而不断发展的散热技术也为我们提供了各种解决方案。
本文将介绍电脑散热技术的发展趋势。
一、新型散热材料的应用在过去，常见的电脑散热材料主要是铝和铜，它们具有良好的散热性能。
然而，随着技术的发展，新型散热材料开始逐渐应用于电脑散热领域。
比如，石墨烯具有优异的导热性能和导电性能，被认为是一种理想的散热材料。
未来，我们可以预见，新型散热材料的应用将会进一步提高电脑散热效果。
二、液冷技术的发展液冷技术作为一种高效的散热方式，已经在一些高性能电脑中得到了应用。
液冷系统通过将冷却液流经电脑内部的散热部件，将产生的热量带走，达到散热的效果。
未来，随着技术的进一步成熟和价格的下降，液冷技术有望在更多的电脑中得到推广和普及。
三、风扇技术的创新风扇作为电脑散热系统中的核心组件，其性能的提升对于电脑散热效果的改善至关重要。
传统的机械风扇通过旋转产生气流，达到散热的目的。
然而，这种风扇存在噪音大、易损坏等问题。
随着技术的发展，静音风扇、无刷风扇等新型风扇逐渐应用于电脑散热系统中，改善了散热效果的同时降低了噪音和维护成本。
四、热管技术的改进热管是一种高效的散热装置，通过液体的蒸发和冷凝过程，将热量从热源传导至散热器。
目前，热管技术已经在一些高性能电脑中得到了应用，并取得了显著的散热效果。
未来对热管技术的研究和改进将进一步提高其散热效果，并推动其在更多场合的应用。
五、智能散热系统的出现随着人工智能技术的发展，智能化散热系统也逐渐出现。
智能散热系统能够根据电脑的负载情况和温度变化，自动调节散热功率和散热风扇的转速，以达到最佳的散热效果。
这种智能化的散热系统将更好地保护电脑硬件，并提高电脑的性能表现。
六、散热设计的优化散热设计是电脑散热技术中至关重要的一环。
优化的散热设计可以提高散热效果，减少散热系统对于电脑整体结构的占用空间。
高性能液冷散热技术-李骥
高性能液冷散热技术简介李骥 先进热管理技术实验室 中国科学院大学工学院大纲• 液冷技术背景; • 基础研究； • 应用。
应用以下内容皆为中国科学院大学所有，未经允许，不得转载转发。
液冷散热技术的优势(From )液冷散热技术的研究进展• 高端液冷散热 高端液冷散热器可以承载接近 以承载接 1000W/cm2热负载， 热负载 是目前各类技术中热负荷最高的技术种类。
• 目前应用中，对于液冷散热各环节的优化及节能 重视不够。
• 冲击液冷、带有相变的强迫冷却都是解决高热流 密度的先进技术，目前研究成果较多，但成熟的、 可靠的商用化较少。
• 最成熟的技术是单相微肋/微通道强迫循环冷却。
微通道强迫循环冷却液冷组件（原INTEL框架） -散热器 – 循环管路 – 液体泵 – 微结构冷板(From )某商业微泵的工作曲线P-Q2600rpm 4200rpmmmh2o 3500 3250 3000 2750 2500 2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000cm^3/min 8000 9000 10000 11000 12000 13000商 液冷散热器结构及性能 商业液冷散热器结构及性能120 Radiator微结构冷板的基础研究Thermal Performance Test SetupSome Test Articles针肋 结构Mini NACA Fin Mini Drop-form Fin Mini/micro Circular Fin通道 结构Mini-channel Micro-channel Micro-channel冷板优化原理Optimization ProcessNumerical Optimization Process Numerical Optimization ProcessMicrochannel Type00343500310.0343.5Pin Fin Type 0.031yp液冷商用化示范-CPU液冷散热器Heating ElementH ti El tHeating area：25mm*25mmAdiabaticAdiabaticfoam（2007年））0.1500.1350.1200.105可承载250W(300W/cm2)显卡液冷散热技术∼Graphic Card-GPU cooling主要参考文献•J Li*, Zhongshan Shi, 3D numerical optimization of a heat sink base for electronics cooling, International Communications in Heat and MassTransfer, Vol.39, No.2, pp.204-208, 2012.Vol39No2pp2042082012•PH Chen, SW Chang, KF Chiang and J Li, Patents Review for cooling of high power electronic components, Recent Patents on Engineering, Vol. 2, No.3, pp.174-188, 2008.pp1741882008•J Li, G P Peterson, 3-Dimentional Numerical Optimization of Silicon-based High Performance Parallel-channel Micro Heat Sink with Liquid Flow,International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.50, No.15-16,pp.I t ti l J l f H t d M T f V l50N15162895-2904, 2007.•J Li*, G P Peterson, Geometric Optimization of an Integrated Micro Heat Sink ith li id Fl IEEE T C t d P k i T h l iwith liquid Flow, IEEE Trans. Components and Packaging Technologies, Vol.29, No.1, pp.145-154, 2006 .•J Li*, G P Peterson, Boiling Nucleation and Two-Phase Flow Patterns underC fForced Liquid Convection in Microchannels, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.48, No.23-24, pp.4797-4810, 2005.•J Li, G P Peterson and P Cheng, Three-dimensional Analysis of Heat Transfer in a Micro Heat Sink with Single Phase Flow, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.47 (19-20), pp.4215-4231, 2004Thanks for your attention!。
射流微通道耦合高效散热器传热实验研究
第 21 卷 第 11 期2023 年 11 月Vol.21，No.11Nov.，2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology射流微通道耦合高效散热器传热实验研究潘瑶，刘欣，巩萌萌(北京宇航系统工程研究所，北京100076)摘要：针对光导开关高重复频率运行时产生丝电流加热，使光导开关温度迅速超过材料最高允许使用温度，造成开关失效或损伤的难题，本文结合微通道散热技术和射流冷却技术的优点，设计了射流微通道耦合高效散热器。
通过实验测试，对不同运行工况下射流微通道耦合高效散热器的传热特性进行了研究，并与美国进口的蜂窝型微通道散热器进行散热性能对比。
实验结果表明：体积流量为3 L/min的情况下，射流微通道耦合高效散热器的换热系数超过35 000 W/(K·m2)，散热量高达1 000 W，相比蜂窝型微通道散热器散热量提升了45%。
在测试流量下，随着体积流量的增加，射流微通道耦合高效散热器的平均换热系数接近线性增加，而蜂窝型微通道散热器的平均换热系数在大流量下却增加缓慢。
此外，采用射流微通道耦合高效散热器冷却的热源面温度均匀性明显优于采用蜂窝型微通道散热器冷却的热源面温度均匀性，采用射流微通道耦合高效散热器的热源面温度波动能降低58%，更有利于降低光导开关热应力。
关键词：射流阵列；微通道；实验研究；光导开关中图分类号：TN015 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2021318Experimental research on heat transfer characteristics of micro-channel/jet impingement heat sinkPAN Yao，LIU Xin，GONG Mengmeng(Beijing Institute of Astronautics System Engineering，Beijing 100076，China)AbstractAbstract：：During the period that the Photoconductive Semiconductor Switches(PCSS) is operating ata high repetition frequency, it generates filament current heating, then the temperature of the PCSSquickly exceeds the maximum operating temperature, causing the PCSS to fail or damage. Combining theadvantages of microchannel heat sink and jet cooling technology, a high-efficiency micro-channel/jetimpingement heat sink is designed. Through experimental tests, the heat transfer characteristics of themicro-channel/jet impingement heat sink under different operating conditions are studied, and the heatdissipation performance is compared with that of the honeycomb micro-channel heat sink imported fromthe United States. The experimental results show that when the volume flow rate is 3 L/min, the heattransfer coefficient of the micro-channel/jet impingement heat sink exceeds 35 000 W/(K·m2), and the heatdissipation is as high as 1 000 W, which is higher than that of the honeycomb microchannel heat sink by45%. Under the test flow rate, with the increase of the volume flow rate, the average heat transfercoefficient of the micro-channel/jet impingement heat sink approaches a linear increase. The averageheat transfer coefficient of the honeycomb micro-channel radiator increases slowly at large flow rates. Inaddition, compared with the method that cooled by the honeycomb microchannel heat sink, the uniformityof the heat source temperature cooled by the micro-channel/jet impingement heat sink is significantlybetter, and it can reduce the temperature fluctuation of the heat source surface by 58%,which is moreconducive to reduce the thermal stress of the PCSS.KeywordsKeywords：：jet array;micro-channel;experimental research;Photoconductive Semiconductor Switches 脉冲功率技术在高功率微波、强激光、生物医疗、污水处理等技术领域都有巨大应用潜力。
翅片式与微流道式散热器散热特性及应用研究
翅片式与微流道式散热器散热特性及应用研究翅片式散热器是一种常见的散热设备，它通过在散热片上设置一定数量的翅片，增加了表面积，提高了散热效率。
而微流道式散热器则是一种新型的散热设备，采用微纳米技术制造，具有微小的流道尺寸和高比表面积，能够实现更高的散热效果。
翅片式散热器的散热特性主要取决于翅片的形状、数量和布局。
翅片的形状通常采用直翅片、弯翅片或曲线翅片等，以增加热交换的表面积。
翅片的数量和布局则影响了翅片之间的间距和通风情况，进而影响了散热效果。
翅片式散热器通常适用于散热功率较小的电子设备，如手机、笔记本电脑等。
微流道式散热器具有流道尺寸微小和较高的比表面积的优势。
微流道式散热器通常采用多个平行流道的结构，使流体能够在微小的通道中流动，从而增加了热量与流体之间的热交换。
同时，微流道的高比表面积也使得散热器能够更好地将热量传递给周围环境。
微流道式散热器适用于散热功率较大的电子设备和高性能计算机等。
翅片式散热器和微流道式散热器都有各自的优点和适用范围。
对于散热功率较小的电子设备，如手机、笔记本电脑等，翅片式散热器由于其结构简单、成本低廉，常常被采用。
而对于散热功率较大的电子设备和高性能计算机等，微流道式散热器由于其高效的热传导能力和较小的尺寸占用，更适合应用。
此外，翅片式散热器和微流道式散热器还可以通过其他方式来提高散热效果。
例如，可以通过增加电风扇或水冷系统来增强热风的传导和散热效果。
同时，也可以结合使用两种散热器，通过各自的优势来提高整体的散热效果。
综上所述，翅片式散热器和微流道式散热器是常见的散热设备，它们在结构和原理上有所不同。
通过选择合适的散热器，并结合其他的散热方式，可以有效提高电子设备的散热效果，保证设备的正常运行。
但在选择散热器时，还需要考虑到散热功率、散热场景和成本等因素，以便选择最适合的散热方式。
高压开关的热设计与散热技术研究
高压开关的热设计与散热技术研究高压开关是一种重要的电力设备，在电力系统中负责控制和保护电气设备。
由于高压开关在工作过程中会产生大量的热量，因此合理的热设计和散热技术对于高压开关的性能和寿命至关重要。
本文将探讨高压开关的热设计和散热技术的研究进展和应用。
首先，高压开关的热设计是指对高压开关内部热量的产生和传导进行合理的设计。
高压开关在正常工作状态下会因电流通过开关而产生热量，如果不能及时有效地将热量散发出去，就会导致高压开关温度升高，甚至引发设备故障。
因此，研究高压开关的热设计是为了确保其在长时间工作过程中保持良好的热平衡。
其次，高压开关的散热技术是指通过一系列的散热措施，将高压开关内部积聚的热量迅速散发出去，以保持开关的温度在可承受范围内。
常见的高压开关散热技术包括传导散热、对流散热和辐射散热等。
传导散热是指通过导热材料或导热器件将热量传导至散热器，进而通过对流或辐射的方式将热量散发。
对流散热是指利用空气对流的原理，通过散热器上的散热片或散热鳍片加强热量与空气的交换。
辐射散热是指利用散热器表面的辐射特性，通过辐射热量的方式将热能散发出去。
针对高压开关的热设计和散热技术，研究人员提出了一系列创新的解决方案。
一种常见的热设计方法是在高压开关的设计阶段就将散热问题纳入考虑，并合理布局各个元件的热量产生部位。
这样可以通过合理的布线和隔热设计来提高高压开关的散热效果。
另外，研究人员还通过优化高压开关的材料选择和热传导路径，提高了高压开关的导热性能，从而加快了热量传导速度，减少了温升。
在散热技术方面，一种常见的创新是利用新型的散热器件，如散热泵、散热板、散热管等，来提高散热效果。
这些新型散热器件通过增大散热表面积或提高散热介质的热传导性能，有效地增强了高压开关的散热效果。
另外，研究人员还提出了一种利用液体冷却的散热技术，即利用液体冷却剂来吸收高压开关产生的热量，然后将热量带走并散发到周围环境中。
此外，还有一些基于数值模拟和仿真的研究方法被广泛应用于高压开关的热设计与散热技术研究中。
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散热器高效散热技术及应用研究摘要：随着电子技术的发展,使得电子器件的热流密度不断增加,这样势必对电子器有更高的散热要求,因此有效地解决散热问题已成为电子设备必须解决的关键技术。
针对现代电子设备所面临的散热问题,就散热基本原理以及各种主流散热技术，包括自然对流散、强制风冷散热、液体冷却、热管、微槽道冷却、集成热路、热电致冷等常用的电子设备散热技术及某些前沿的研究现状、发展趋势及存在问题分别予以阐述。
关键词：热传递自然对流强制风冷热管散热热电制冷引言：据统计,55%的电子设备失效是由温度过高引起的。
可见,电子设备的主要故障形式为过热损坏,因此对电子设备进行有效的散热是提高产品可靠性的关键。
电子设备的主要散热技术电子设备的高效散热问题与传热学(包括热传导、对流和热辐射)和流体力学(包括质量、动量和能量守恒三大定律)等原理的应用密切相关。
一：热传递主要有三种方式：传导: 物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。
相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。
热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。
其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；K为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。
举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；公式中A代表传热的面积(或是两物体的接触面积)、ΔT代表两端的温度差；ΔL则是两端的距离。
因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。
热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。
对流: 对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。
具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。
自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。
相反地，温度低的流体，密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。
热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。
公式中Q依旧代表热量，也就是热对流所带走的热量；H为热对流系数值，A则代表热对流的有效接触面积；ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。
因此热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就越多。
辐射: 热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。
既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频率。
不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表面特性，而刚体的热传导系数则是物体的材料特性。
一般的热辐射的热传导公式为“Q =E×S×F×Δ(Ta－Tb)”。
公式中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。
在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后（比如着色）其表面热辐射系数值就会提升。
塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较高。
S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，但这里这个函数比较难以解释。
Δ(Ta－Tb)则是表面a的温度同表面b之间的温度差。
因此热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在正比关系。
任何散热器也都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重有所不同。
以CPU散热为例，热由CPU工作不断地散发出来，通过与其核心紧密接触的散热片底座以传导的方式传递到散热片，然后，到达散热片的热量，再通过其他方式如风扇吹动将热量送走。
整个散热过程包括4个环节：第一是CPU，是热源产生者；第二是散热片，是热的传导体；第三是风扇，是增加热传导和指向热传导的媒介；第四就是空气，这是热交换的最终流向。
一般说来，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散热和被动式散热。
所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源如CPU产生的热量自然散发到空气中，其散热的效果与散热片大小成正比，但因为是自然散发热量，效果当然大打折扣，常常用在那些对空间没有要求的设备中，或者用于为发热量不大的部件散热，如部分普及型主板在北桥上也采取被动式散热。
对于个人使用的PC机来说，绝大多数采取主动式散热方式，主动式散热就是通过风扇等散热设备强迫性地将散热片发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备体积小二：电子设备的散热技术及发展趋势作一概述。
1．自然对流散热这是最经典、最方便的方法,是利用设备中各个元器件的空隙以及机壳的热传导、对流和辐射来达到散热目的。
这种方法适用对温度控制要求不高,器件发热的热流密度不大的低功耗电子器件和部件,以及密封或密集组装的器件不宜采用其他散热方法的情况下。
这种技术的优点是结构简单,成本低,安全可靠;没有噪声和震动。
缺点是热阻大,传热性能差。
2. 强制风冷散热这是依靠风扇(常见的有离心式、轴流式、螺旋桨式)等迫使器件周围空气流动,从而将器件散发出的热量带走而达到散热目的的方法。
资料表明:当器件发热密度大于0. 155 W /cm2时,用对流、辐射、传导等自然冷却方式就不能有地将热量带走,必须采用强迫风冷。
强制风冷散热主要是对流换热。
根据传热学原理,对流换过程满足牛顿冷却公式P=α△T,而散热器的散热效果用热阻RT表示,RT=△T /P。
比较两可得出RT= 1 /(αA)因此,提高散热效果的途径有:(1)增加散热器的散热面积A,可通过加大散热器尺寸或增加散热器肋片的数量来实现,但受到装置体积和质量的限制;(2)提高换热系数α,可采用大尺寸和高转速的风机提高空气流动速度,从而提高α,但这需要增加成本,使噪声增大,寿命下降;(3)通过合理的风道设计,在散热器前加入扰流片引入紊流,增加局部对流,可以加强换热,提高散热效果。
实验证明,合理的风道设计可使热阻降低10%～20%。
温升降低5℃～10℃。
几乎所有的台式或采用机柜安装的电子设备都采用强制风冷散热方式,这种空气强制对流冷却的换热量比自然对流和辐射的要大到10倍。
但由于需要增加风机或泵,使得成本增加,噪声变大,运行可靠性较低。
目前有许多科学家致力于改进强制风冷技术并取得了重大突破。
典型的有乔冶亚理工大学封装研究中心研制的主要为冷却单芯片和多芯片组件的微喷冷却技术,从许多微孔中喷出气体到被冷却表面,介质与表面换热系数因强烈扰动而保持在很高的水平,它的风冷能力超过10W /cm2。
另一种先进技术为射流冷却,采用这种技术的器件芯片热流密度可达100W /cm2。
射流冷却时流体沿芯片法向冲击传热表面,冲击处的速度和温度边界层很薄,因而具有很高的传热率来达到冷却的要求。
3. 液体冷却强制冷却除了强制风冷外,还有强制液冷,它是对大热流密度芯片所采用的一种散热方式,包括直接冷却和间接冷却。
直接液体冷却又称浸入冷却,这指液体与电子器件直接接触,由冷却剂吸热并将热量带走,如把电子器件直接浸在氟化烃溶液中,利用它直接冷却。
KishioYoKouchi等人曾提出一种低冷直接浸入冷却方法,它可防止气泡聚集在组件顶端产生气泡层而影响产热效果,同时也相应提高组件的冷却效果。
直接液冷的实验效果可达800W /cm2[5]。
由于直接液体冷却存在热滞后引起的热激波现象以及系统维护不方便等原因,现已逐步被间接液体冷却所取代。
间接液体冷却即是指液体冷却剂不与电子元件直接接触,热量经中间媒介或系统从发热元件传递给液体,中间媒介是指液体冷板及辅助装置如液冷模块(LCM)、导热模块(TCM)、喷射液冷模块(CCM)、液冷基板(LCS)等,这种液体冷板起支撑和热交换的双重作用。
近年来,发展了一些新型液体冷却技术。
如液体射流冷却技术,采用自由表面射流和浸液射流两种形式,它的原理与空气射流冷却原理基本相同,但冷却效果更佳。
但这种冷却方式中冷却液只能喷射在滞止区,这限制了其应用。
为此,发展了喷淋冷却技术。
喷淋冷却液滴是直接作用到更大的区域,这样芯片的温度分布更趋一致,冷却效果更高,因此被认为是最有效率、最有前景的冷却方式之一。
国外已出现在电子设备中热流密度500 W /cm2的芯片应用液体喷淋冷却技术的研究成果。
保持在极端环境下其温度小于75℃,采用的冷却液是FC -72[6]。
另一种液体冷却方式为相变冷却,指利用制冷发生相变时大量吸收热量的特性,在特定场合下对电子器件进行冷却。
它包括两种情况:容积沸腾(静止液体沸腾或池沸腾)和流动沸腾。
容积沸腾是利用去离子液体的相变冷却散热,传热性能比强制风冷提高10倍～50倍,流动沸腾是指流体在窄通道的对流沸腾传热,热流密度可达100W /cm2。
4. 热管散热技术热管技术起源于20世纪60年代,由于它具有极高的导热性,优良的等温性,热流密度可变性,流动方向可逆性,恒温特性及环境的适应性等优点,可以满足电子电气设备对散热装置紧凑、可靠控制灵活、高散热效率等要求[7],因此,热管在电子设备散热技术领域获得了广泛的应用。
热管的工作原理为:液体工质在蒸发段被热流加热蒸发,其蒸气经过绝热段流向冷凝段。
在冷凝段蒸气被管外冷流体冷却放出潜热,凝结为液体;积聚在散热段吸液芯中的凝结液借助吸液芯的毛细力的作用,返回到加热段再吸热蒸发。
它的整个过程是在没有外部动力,没有机械运动零件,没有噪声的情况下完成的,设计简单有效,传热能力大,导热系数大。
使用时,其一端可以连接多个发热部件,另一端可连接散热器、机壳其他冷却器件,散热效果十分理想。
目前热管技术在电子设备热控制中代表性的应用首推电脑芯片的散热冷却。
如由Staio Y,Mo-chizukiM等人应用热管技术对笔记本电脑的CPU散热,并提出了两种方案:一是铰链式散热,即首先用一根热管传至显示屏与盒体的连接铰链块上,另一根热管将第一根热管传至铰链块上的热量传至显示屏背后的铝板,其散热功率可达到10W,另一种是强制对流散热,即将CPU的热量传至一块铝板上,铝板上装有扁平的微型热管,扁平热管将铝板的热量传递到带有很多薄肋片的铝板散热器上,在散热器前装一个微型风扇,将热量排除到环境中去,其散热功率达到12W。