插片钎焊型与型材型散热器的试验性能比较
关于散热片的几种基本材质
关于散热片的几种基本材质散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置，多由铝合金，黄铜或青铜做成板状，片状，多片状等。
各种材质的散热片有各自的优缺点,我们需根据自己的情况选择不同材质的散热片。
首先让我们对散热片的几种基本材质做一下了解吧。
钢制散热片：优点：外型美观，彻底改变传统铸铁散热片粗陋的外观形象;散热片厚度变薄，厚度仅有5厘米，较少占用居室空间；造型多样，满足现代人追求个性化的需求;色彩丰富，适应不同色彩的家居装饰风格;重量轻，水容量小，使用更加环保；缺点：如果不采取内防腐工艺，会发生散热片腐蚀漏水。
铝制散热片：优点：质量轻,散热快，价格上啜低廉。
缺点：我国市场上销售的大部分为挤压成型的铝型材，经过焊接而成的散热片。
部分厂家生产的产品焊接点强度不能保证，容易出现漏水问题。
另外铝制散热片不适于碱性水质，原因：铝与水中的碱反应，繁盛碱性腐蚀，导致铝材穿孔,散热片漏水。
铝制散热片造型简单,装饰性差属于1氐档的散热片。
铜制散热片：优点：铜具有一般金属的强度，同时又不容易断裂、不易折断,并具有一定的抗冲击能力。
铜之所以能有如此优良稳定的性能是由于铜在化学排序中的序位很低，仅高于银、粕、金，性能稳定，不易被腐蚀，不会有杂质溶入水中，能是水保持清洁卫生。
因此铜管暖气使用起安全可靠，甚至无需维护和保养。
铜管在高温条件下仍能保持其形状和强度,也不会有长期老化的现象。
缺点：价格比较高。
我们在选择散热片的时候要分清材质特性，按水质选用不同的材质。
专家建议：如果居住的小区为分户供暖，市场上的散热片基本都可以选用。
如果为集中供暖，则水质差别较大，需要根据小区的水质来选择，比如水质含碱量高就不宜采用铝制散热片,宜选用钢制散热片。
当水中含氧量较大，就不宜选用钢制的，宜选用内层做过防腐处理的钢制散热片或者是铝制散热片等。
一般情况下铜铝符合和新型铸铁的对水质要求不高。
另外，各个房间所应用的散热片材质最好是相同或者是近似的，以免发生电化学反应而腐蚀。
各类采暖散热器性能特点知识培训
各类采暖散热器性能特点知识培训作为一种常见的采暖设备，散热器在冬季采暖中发挥着重要的作用。
不同类型的散热器具有不同的性能特点，下面对各类散热器进行一些简单的知识培训。
1.钢制散热器：钢制散热器是一种常见的散热设备，具有以下性能特点：-散热速度快：钢制散热器采用钢质材料制成，散热面积大，传热效率高，散热速度快。
-寿命长：钢制散热器材质坚固，耐用性好，使用寿命较长。
-散热均匀：钢制散热器采用多条密集设置的散热片，散热面积大，能够保证散热均匀。
-维护方便：钢制散热器外观简洁，易于清洁和维护。
2.铝制散热器：铝制散热器是一种轻巧、耐腐蚀的散热设备，具有以下性能特点：-散热速度快：铝制散热器热导率高，散热效果好，能够迅速将热量传导到室内空气中。
-节能环保：铝制散热器的制作材料易于回收，且铝材重量轻，节能环保。
-防锈腐蚀性能好：铝制散热器表面经过氧化处理具有一层致密的氧化膜，能够较好地防止腐蚀。
-造型多样：铝制散热器制作工艺较灵活，可根据不同需求设计出各种造型。
3.铸铁散热器：铸铁散热器是一种传统的散热设备，具有以下性能特点：-散热性能稳定：铸铁散热器的热传导能力较强，稳定的散热性能能够保持室内温度的稳定。
-寿命长：铸铁散热器材质坚固，耐腐蚀性好，使用寿命较长。
-散热均匀：铸铁散热器的表面积大，能够均匀地将热量传导到空气中，使室内温度保持均衡。
-造型多样：铸铁散热器的外观可以根据需求设计成各种不同的造型，具有较高的装饰性。
4.电散热器：电散热器是一种便捷、高效的采暖设备，具有以下性能特点：-制热快：电散热器采用电能作为能源，可以在短时间内快速加热，加热效果明显。
-温控精准：电散热器配有温控装置，可以实现室温的智能调节，精确控制室内温度。
-安全可靠：电散热器具有过流、过温等安全保护装置，能够在出现异常情况时及时断电，确保使用安全。
-噪音低：电散热器无需通过风机或水泵等设备工作，噪音较低，使用起来相对比较安静。
散热器如何选型及计算
散热器如何选型及计算【1】散热器基础1、散热量计量单位的W 是什么？散热器技术性能中的W 是热功率计量单位。
是指每米或每片（柱）散热器在不同工况下每小时的散热量（瓦）。
2、什么是金属热强度？其在工程中的实际意义是什么？金属热强度Q（W/KG .℃）:是指金属散热器内热媒的平均温度与室内空气温度相差1℃时,每公斤质量的金属单位时间所散出的热量.Q值越大,说明散出同样的热量所耗用金属越少.这个指标是衡量散热器节能和经济性的一个指标。
各种散热器的金属热强度比较表3、什么是散热器的传热系数?散热器的传热系数K(W/㎡.℃):是指散热器内热媒的平均温度与室内气温相差为1度时,每平方米散热面积所传出的热量.该值与散热面积的乘积,再乘标准传热温差(64.5℃)就是该散热器的标准散热量.即Q=K.F.64.5,在散热面积一定的情况下,K值越大,则散热器的散热量就越大.K值为整个传热过程的综合系数(包括对流传热和辐射传热),与散热器本身的特点和使用条件有关,如水流情况,内外表面情况等。
4、散热器的散热过程是什么样的?当温度较高的热媒在散热器内流过时,热媒所携带的热量通过散热器不断地传给温度较低的室内空气,其散热过程为:1、散热器内的热媒通过对流换热把热量传给散热器内壁面(内表面放热系数)2、内壁面靠导热把热量传给外壁;3、外壁靠对流换热把大部分热量传给空气,又靠辐射把一小部分热量传给室内的物体和人.5、散热器的水容量对采暖的影响如何?散热器水容量对采暖的影响:1、散热器的水容量大,采暖系统热惰性比较大,在锅炉间断供热时,水冷却时间稍长一些,采暖房间仍可以保持相当长时间的一定温度.但再供水时,水升温也比较慢.大水容量的系统调节反映速度较慢.在连续供热时,对供暖质量无影响；2、散热器的水容量小,启动时间短,温度调节灵敏,居室升温快,便于分户计量供热,既省钱又方便；3、热量是靠流动的水携带和运输的,水容量大小对热量无直接影响,只是调节时间有长短分别。
穿条式隔热型材和注胶式隔热型材的比较解读
穿条式隔热型材和注胶式隔热型材的比较在中国市场上的隔热型材存在着两大类：穿条式隔热型材和注胶式隔热型材，也就是GB5237.6《铝合金建筑型材第六部分：隔热型材》里面所说的A、B两类。
穿条式隔热型材的通过开齿、穿条、滚压等三道工序后，将隔热条穿入铝合金型材的隔热条槽口内，并使之被铝合金型材牢固咬合的复合方式，隔热条的材质是聚酰胺66加25%的玻璃纤维（即PA66GF25）。
而浇注式隔热型材是把液态隔热材料注入铝合金型材浇注槽内固化后，切除与铝合金型材浇注槽开口对应的金属桥，靠液态隔热材料固化后与铝型材的粘接力连接内外腔铝型材，其隔热材料的材质是聚氨酯（即PU），一般是分A、B组份，经机器混合后注入槽口内，有点类似大家常用的双组分结构胶的做法。
目前我们的隔热型材市场正处于成长阶段，大家对这个新生的产物还在逐步的认识、理解。
所以我就将这些年我对这两类隔热型材的认识写出来与大家分享。
1、材料的热导率：材料的热导率λ是决定材料传热量的一个重要参数。
2、材料的热传导：在热传导的性能方面，穿条式的隔热型材要好于注胶的。
3、隔热系统的连续性：所谓隔热系统的连续性就是通过合理设计用玻璃、隔热型材的隔热材料和主密封胶条等把隔热型材的内、外完全给界定开，使得外腔与内腔在热流方面不再直接相互影响，从而降低通过型材的热流量。
对于穿条式隔热型材，可以通过隔热条的截面形状设计来达到这方面的要求，但是对于注胶式隔热型材，因其生产的特点决定了其不可能满足这方面的要求。
4、铝型材用料5、双色系统：双色系统就是隔热型材的内外腔型材采用不同的颜色，作成门窗后，其外侧能够与外装饰面相协调，而内侧又能够与室内装饰协调，从而丰富了隔热门窗的多样性，满足客户的个性需求。
对于穿条式隔热型材，这点做起来非常简单。
因为其内外腔型材是分别挤压、分别表面处理，然后再经过复合工艺做成隔热型材。
但是对于注胶式隔热型材，因为其生产工艺的限制，使得其很实现双色系统。
汽车散热器
汽车散热器——结构
汽车散热器的结构发展
管 片 式 平 片 结 构
管 片 式 开 窗 结 构
铜 质 管 带 式 平 片 结 构
铜 质 管 带 式 开 窗 结 构
铝 质 汽 车 散 热 器
铜 塑 水 箱 或 铝 塑 水 箱
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汽车散热器——百叶窗翅片
百叶窗翅片具有切断散热器上气体边界层的发展、减小边界层的厚、提 高散热器性能的作用。所以百叶窗汽车散热器近 20年来得到了快速的发 展和日益广泛的应用。
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汽车散热器——材料
Байду номын сангаас
考虑传热性能好、抗腐蚀能力强、具有足 够的强度、有良好的钎焊功能、易于加工 成型及好的经济性。目前，常用的散热器 材料主要有铜、铝和工程塑料等。初始阶 段散热器行业多选择铜以及铜的合金做为 散热器的材料。后由于铝的资源丰富，比 重是铜的1/3，利于焊接（钎焊工艺）等优 点渐渐涌入散热器行业。随着散热器行业 的发展，现今塑料也被用来制造散热器的 零部件（如增强尼龙66）。
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汽车散热器——冷却液
《汽车散热器冷却液性能试验研究 》 郭 微等
结果表明: 采用不同物质作为冷却液时，气侧阻力基本没有变化，而其散 热量、液体侧阻力会出现差异。水作为冷却液时散热量最大，丙二醇溶 液次之，乙二醇溶液最小。相同液体流速以及风速的情况下液体侧压力 损失以丙二醇溶液最大，乙二醇溶液次之，而水最小。 19
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汽车散热器——散热器芯
管带式散热器芯： 采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列 的方式，散热带上的小孔是为了破坏 空气流在散热带上形成的附面层，使 散热能力提高。这种散热器芯散热能 力强，制造工艺简单，成本低，但结 构刚度不如管片式大，一般多为轿车 发动机采用，近年来在一些中型车辆 上也开始采用。
冷板流道结构优化及其钎焊技术
冷板流道结构优化及其钎焊技术陈旭;韩兴;彭赫力;刘海建【摘要】针对航天航空领域中集成电子设备出现的热流密度过高所带来的高效散热技术冷板设计问题与结构制造难题,提出了一种流道设计优化与结构钎焊技术.利用Flotherm热仿真分析软件对导流和结构等进行优化,完成了高效率散热结构设计.同时,对设计的窄流道结构带来的焊接质量问题,进行了钎料和焊接压力参数优化.结果表明:与传统S型流道冷板相比,采用片状导流结构和串并联混合结构的冷板热源温度降低了15℃,并将均温性控制在1.2℃以内.采用控制钎料厚度和工装压力的方法,降低了窄筋流道堵塞和焊接变形趋势.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2019(036)002【总页数】6页(P125-130)【关键词】Flotherm软件;热仿真;流道;铝合金;钎焊【作者】陈旭;韩兴;彭赫力;刘海建【作者单位】上海航天精密机械研究所,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海201600;上海航天精密机械研究所,上海201600【正文语种】中文【中图分类】TN305.94;TG4540 引言散热冷板类换热器被广泛应用于通信、雷达和飞行器制导等领域，能保障航天航空飞行器等设备的热控系统可靠安全的运行。
随着元器件的集成度越来越高，热流密度也越来越大，设备的热控系统散热需求不断上升，这对冷板的高效冷却散热设计和制造工艺提出了新的要求。
目前，大部分冷板内的液体通道是直线型或S型通道，这种结构虽然容易加工，但是存在散热效率低、热量分配不均等问题。
为进一步提高冷板的换热效率，有必要研究新的冷板结构和制造技术。
国内外研究学者在水冷散热器的流道结构和形式等方面开展了广泛的研究[1-2]，针对不同类型的流道，如S型、U型和Z型等进行了较为详细的论述[3-5]。
ZHANG等[6]提出一种带导流板的S型冷板，可避免热量集中，对热源的降温效果远比传统冷板要好。
散热片种类
就散热片材质来说，每种材料其导热性能是不同的，按导热性能从高到低排列，分别是银，铜，铝，钢。
不过如果用银来作散热片会太昂贵，故最好的方案为采用铜质。
虽然铝便宜得多，但显然导热性就不如铜好（大约只有铜的百分之五十多点）。
目前常用的散热片材质是铜和铝合金，二者各有其优缺点。
铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大（很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制），热容量较小，而且容易氧化。
而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但导热性比铜就要差很多。
有些散热器就各取所长，在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。
从制作工艺分类:1.铝挤式散热片铝材质由于本身柔软易加工的特点很早就应用在散热器市场，铝挤技术简单的说就是将铝锭高温加热后，在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具，作出散热片初胚，然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。
铝挤散热片的成本低，技术门槛要求也不高，不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1：18，所以在有限的空间内很难提高散热面积，故铝挤散热片散热效果比较差，很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。
2. 塞铜式散热片目前市场主流的散热片所用的主要材质无外乎铝和铜两种，而塞铜工艺则正是结合铝和铜各自优点应运而生的产物。
塞铜工艺是利用热胀冷缩的原理来完成的，将铝挤型散热片加热后将铜芯塞入其中，最后再进行整体的冷却。
由于没有使用第三方介质，塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻，不但保证了铜铝结合的紧密程度，更充分利用了铝散热快和铜吸热快的特性。
这种塞铜工艺成本适中散热效果也不错，是目前市场上的主流散热片类型。
3. 压固法也就是将众多的铜片或铝片叠加起来，然后在两侧加压并将其截面进行抛光，这个截面与CPU核心接触，另外一面则伸展开来作为散热片的鳍片。
压固法制作的散热器其特点是鳍片数量可以做的很多，而且不需要很高的工艺就能保证每个鳍片都能与CPU核心保持良好的接触（或靠近），而各个鳍片之间也通过压固的方式有着紧密的接触，彼此之间的热量传导损失也会明显降低，正是因为压固法制作的散热器拥有众多的鳍片，这种散热器的散热效果往往不错，重量则比传统的散热器要轻的多。
热设计-电子科技大学
概述
❖风路的设计方法 ：通过典型应用案例，让学员掌握风路
布局的原则及方法。
❖产品的热设计计算方法 ：通过实例分析，了解散热器
的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。
❖ 风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的
基本定律及应用；了解噪音的评估方法。
❖ 海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔
λ＝0.3164/Re 0.25
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热设计的基础理论
❖ 流体动力学基础
➢ 非园管道沿程阻力的计算 引入当量水力半径后所有园管的计算方法与公式均可适用非园
管，只需把园管直径换成当量水力直径。
de=4A/x
➢ 局部阻力
hj＝ξρV2/2
ξ－局部阻力系数 突然扩大： 按小面积流速计算的局部阻力系数：ζ1＝(1-A1/A2) 按大面积流速计算的局部阻力系数：ζ2＝(1-A2/A1) 突然缩小： 可从相关的资料中查阅经验值。
交流配电单元
监控模块 整流模块
进风口
直流配电单元
交流配电单元
监控模块 风道
整流模块
进风口
直流配电单元
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风路设计方法
❖ 强迫冷却的风路设计
➢ 设计要点
✓ 如果发热分布均匀， 元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发 热源.
✓ 如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量 小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键 发热器件。
➢ 层流、紊流与雷诺数 层流：流体质点互不混杂，有规则的层流运动。
Re=Vde/ν<2300 层流
紊流：流体质点相互混杂，无规则的紊流运动。 显然层流状态下只存在粘性引起的摩檫阻力，而紊流状态下除摩檫阻力 外还存在由于质点相互碰撞、混杂所造成的惯性阻力，因此紊流的阻力 较层流阻力大的多。
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插片钎焊型与型材型散热器的试验性能比较
李建明卢建灿李豪成李健健
（苏州森光换热器有限公司苏州215101）
senguang@
摘要：本文主要阐述了插片钎焊型散热器与型材散热器试验效果对比，通过对试验数据的比较，对两种散热器的热阻、散热效果及风阻进行比较，试验结果表明插片钎焊散热器的各个性能都要优与型材散热器。
关键词：热阻散热效果风阻插片钎焊散热器型材散热器
一、前言
散热器广泛应用于电力、电子等行业，电力电子行业所用功率元器件散热器以前多采用铝挤压成型方法制作，由于受挤压工艺和模具的限制，散热器本身重量较重，散热片较厚，间距较大，所以要在单位体积内增加散热面积和效果相当困难。
铝制插片钎焊散热器的散热片和基板分别采用板材，然后用钎焊的方法焊接在一起，工艺简单，其散热片的厚度、数量相对比较灵活，相同体积下其散热面积要远远大于型材散热器。
例：某公司采用型材散热器，由于其散热效果欠佳导致整个系统的性能一直得不到提高，他们希望能在外形尺寸不变的情况下能提高散热器的性能。
对此我们制作了一个外形尺寸与其相同的散热器。
通过试验对比进一步证明在相同外形下插片钎焊型散热器的散热效果优于型材散热器。
二、试验
1散热性能试验
1.1试验用具：
风道：200mm×250mm L=3100mm；
风机：0～12米（可调）；
加热装臵：0～700W（可调）；
温度测量装臵：AX110温度记录仪，热电偶；
风速测量装臵：热球式电风速仪QDF-28（0～5米）；
风阻测量装臵：微电脑数字压力计SYT-2000（0～300Pa）；
气压表：YM3型空盒气压表；
最理想，但其效果经过计算已经比型材散热器要好）
1.3热阻（散热效果）试验
1.4试验原理：通过测量散热器在静态和动态是各个点的温度变化来计算散热器的热阻，
同时得到散热效果。
1.5试验步骤
1.5.1记录此时室内的大气温度和大气压力。
1.5.2对风速仪作零位调整和满度调整。
然后将风速仪探头对准来流、开关臵于“断”的
位臵。
将温度测量的十个转换开关都拨到第一状态(向上)。
1.5.3电热器通电，且通过调压器调压，使加热器功率达到预定的最小设定值P0。
1.5.4观察T w (均温板的下平面的中心点温度,温度测量转换开关向上)，当在5分钟的时
间间隔内，其读数变化不超过0.4℃时,可视为系统达到热平衡。
记录此时的时间、加热
散热器热阻-流速曲线对比
0.9580.0000.200
0.4000.600
0.8001.0001.200
1.4000.000.50 1.00 1.50
2.00 2.50
3.00流速m/s
热阻C /W
器的电流与电压、风速、均温板上各测温点（共10个）的温度、室温。
1.5.5将温度测量的十个转换开关都拨到第二状态(向下)，记录各测量值。
1.5.6将风速仪开关拨至“零点”，电源开关拨至“通”，然后打开风机，将风速调至并稳定在预定的设定值v 0，进行这一工况的测量。
再加大风量测量,直至将v 0的设定值全部
做完。
1.6试验结论：
⑴散热器热阻试验中，由散热器热阻—流速曲线（曲线由表一中得出）对比图中所示，在流速为0m/s ，P=50W 时，插片钎焊散热器热阻为1.010，型材散热器为1.206，增加风量后两款散热器热阻逐渐下降，最后2.5m/s 时插片钎焊散热器热阻为0.310，型材散热器为0.330。
在流速为0m/s ，P=96W 时，插片钎焊散热器热阻为0.789，型材散热器为0.958，增加风量后两款散热器热阻逐渐下降，最后2.5m/s 时插片钎焊散热器热阻为0.252，型材散热器为0.284。
试验说明了所选用的插片钎焊散热器的热阻无论在静态还是在动态都要比型材散热器要小。
散热器性能试验结果（表一）
⑵散热器散热效果试验中，由散热器底面剩余温度—流速曲线图（曲线由表一中得出）
中所示，在风速为0m/s ，P=50W 时，型材散热器底部温度为60.3℃，插片钎焊散热器底部温度为50.5℃，同样在风逐渐加大的到2.5m/s 时，型材散热器底部温度为16.5℃，插片钎焊散热器底部温度为15.5℃。
在风速为0m/s ，P=96W 时，型材散热器底部温度为92.0℃，插片钎焊散热器底部温度为75.7℃，同样在风逐渐加大的到2.5m/s 时，型材散热器底部温度为27.3℃，插片钎焊散热器底部温度为24.2℃。
说明插片钎焊散热器无论在静态还是动态下散热效果就比型材散热器更优越。
2风阻试验
2.1试验用具：
静压差测量装臵：微压差计SYT-2000 （0～0.3KPa ），U 型管测量仪； 风速测量装臵：热球式电风速仪QDF-28（0～5米）； 风道：76mm ×126mm ×600mm ； 风机：0～12米（可调）；
2.2试验原理：风从风道中流向散热器，散热器阻碍风的通过，从而在散热器进风口和出风口形成压力差，以此来判断散热器的风阻有多大。
2.3试验步骤
2.3.1对微压计作零位调整；对风速仪作零位和满度调整，并将风速仪探头对准来流，开关臵于“断”的位臵。
2.3.2将散热器放入风道内，开启风机，将风速仪开关拨至“零点”，电源开关拨至“通”； 2.3.3逐步加大风机风量，并记录风速仪上的流速与微压差计的数值。
2.3.4试验完毕后，关闭风机、风速仪及微差压计。
2.4试验结论：
由流动阻力曲线图和表二可以得出（由于风速仪测量范围是0～5米，所以风速5m/s 以上都是根据实际测量的静压差来计算风速的），在5m/s 以前想同的风速情况下插片钎焊散热器的静压差都比型材散热器静压差小，把风速提高可以看到，在达到相同静压差的前提下，型材散热器需要的风速明显小于插片钎焊散热器，由此可以证明插片钎焊型散热器的风阻要小于型材散热器。
散热器底面剩余温度-流速曲线对比
0.010.020.0
30.040.050.060.0
70.0
80.090.0
100.00.000.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00流速 (m/s)底面剩余温度(℃)
流动阻力曲线
050
100150200
250
30002
4
6
8
101214
流速 m/s
静压差 P a
三、试验结果
通过上述3个试验的结果，证明了我们初步计算得到的插片钎焊散热器的性能比型材散热器的性能更优越。
此款插片钎焊散热器还有可以改进的地方，例如将节距再减小，这样虽然增加了产品的截面积但可以大大增加其散热面积；或将散热片增加厚度，原先使用的1.2mm 铝板可以改用2.0mm 的，这样可以减小其热阻；我们在试验中看出插片钎焊散热器散热片顶端的散热效果并不明显，这样在不影响其性能的情况能缩短散热片高度从而减小其占用空间。
四、结语
在这个散热器新兴技术日新月异的时代，我们要追求的就是高效、稳定、廉价。
插片钎焊型散热器正朝着这个方向逐步改进，这样大大扩大了用户的选择空间，他们能用最小的空间来达到自己想要的效果。