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                    7075鋁型材
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                  5. 淺談全銅和全鋁散熱器的效率

                    銅和鋁是最常見的散熱器材質,它們均有很好的導熱導電性,除了鋁和銅,金和銀也有很好的導熱性,但是價格高昂,從經濟角度考慮它們并不適合做散熱器的材料,下面先來看看它們的導熱系數:

                     銀: 429W/MK

                     銅: 340-401W/MK 

                     金: 317W/MK   

                    鋁: 210-237W/MK 

                    導熱系數 為:卡/m×s×攝氏度, 那么我們怎么讀取?這個系數又代表什么意義呢? 它代表的意思是:當整體溫差為1攝氏度時,通過橫截面為1平方米的導熱材料時,所通過的熱能。

                     在這里就要引出:“同樣的導體,其導熱橫截面的大小與熱能的傳遞速度成正比”。 我們現在已經得知到熱能力最強的順序是:銀,銅,金,鋁。 現在我們再來看比熱容,這個就比較簡單了,相信大家都能看的懂。

                     鋁:0.88KJ/C(千焦每攝氏度)

                     銅:0.39KJ/C 鉛:0.13KJ/C 

                     鐵:0.46KJ/C 

                    這些數據 我們需要在心里有個概念,知道單位質量的鋁溫度上升1度所需要的熱能是銅的2.256倍。 現在導熱材料的熱物理性質就簡單的說這些。 為了能加深我們對導熱的了解,我們將引入一個定律,【傅立葉導熱定律】。感興趣的朋友可以研究一下,對以后的散熱器性能 分析計算有很大幫助。 

                     相關公式: Φ=-λA(dt/dx) q=-λ(dt/dx)      

                     Φ為導熱量,單位為W (Φ讀:fai), λ為導熱系數 伽馬...   X為熱流的運動方向, A為導熱面積,單位為m*2 平方米 t為溫度,單位為K,1卡=4.184焦耳.了解一下就可以了. q是沿x方向傳遞的熱流密度,這是矢量,也就是說有多個密度的變量,因為導熱材料內部的就夠均勻變化而變化。 d表示溫度截點位置,理想狀態下,物質是均勻的,不均勻取平均值。 dt/dx表示是物體沿x方向的溫度變化率,即為導熱梯度。 什么是導熱梯度呢? 隨著導熱介質的長度變化而變化,為遞減。也就是"q" 在遞減。通俗的說也就是導體越長導熱率越差. 這樣可以看出來,如果要保證導熱率,就需要“λ”值變大(導熱系數大)來抵消導熱梯度造成的到熱能力衰減,這樣我們就可以 理解這個公式:q=-λ(dt/dx) ,那么又有人要問我了,為什么在,伽馬的前面有個“負號”??? 這個負號表示熱能的傳遞方向和導 熱梯度相反。 那么到熱量Φ的公式就更加易懂了:導熱系數(λ)*橫截面積(A)*導熱梯度(dt/dx)。就得出 好了對于公式的解釋就這么多,不懂或者想了解更多的可以繼續問我。 看到了這里我們可以得出導熱性能的強弱主要體現在 導熱材料自身的“導熱系數”,“橫截面積”,“長度”。 那么下面我就知道怎么算導熱速度了。也就是W/M/T,也就是溫度每秒,爬升多少米,傳遞了多少熱能。 得到公式:W/M/T=λ*A/H,熱能傳遞速度=導熱系數x橫截面積/材料長度。 可以看出來,在使用相同的材料的時候,減小H是可以減少導熱時間和導熱梯度的,但是H也不能太小因為導熱材料的比熱容有限,不可 能無限儲能.但是有一個H臨界點,這樣我們就要涉及到"散熱"階段了。

                    回到實際應用,我們繼續連接上面的內容,說到儲能(蓄熱),我們就要說比熱容,也就是儲能,散熱器的儲能力很重要,因為"λ"值有限, 很差的比熱容會使得,單位長度的導熱介質,局部溫度迅速升高,熱傳遞還受到"H"的影響,這樣會造成"一頭熱"的現象. 那么比熱容小是不是只有壞處? 答案是否定的.但是必須具備 以下三個條件:

                     1,散熱速度快

                     2,散熱面積大 

                     3,很高的導熱率 

                    看上去這3點也是一般散熱器所必須具備的,但是用在全銅上就不是那樣的了,散熱速度也就是風量,風壓,這是效果最明顯的,也 就很多吧友說要在機箱旁邊放一個電風扇的原因,首先說銅比熱容是鋁的1/2還不到,這樣就導致銅散熱器升溫速度很快,但是絕不是 鋁的2倍,因為有導熱率的因素在里面,只會更快,達到的溫度也會比鋁高很多,時間也短,這就出現一個散熱的"瓶頸",即為,升溫速度 快,導熱速度也快,但是散熱速度跟不上,這樣就導致惡性循環了.熱量會越聚集越多,溫度直線飆升或者達不到預期的效果,Copper  TRUE 就是一個很好的例子,測試結果在普通狀態下和鋁版的U120E完全一樣。如果風扇轉速達到了2500以上 差距就體現出來了,散 熱器的頂部和底部,溫差形成頻率高而穩定,這點是很重要的,不僅僅是因為全銅的原因,還有其他重要的原因,現在暫時也不說 。全鋁則有些不一樣了,單位面積導熱速度慢,比熱容確是銅的2.23倍,儲能量大,這樣低速的風扇就可以滿足對散熱器的散熱要 求了,因為后期供熱速度低,對風壓的要求小,風量大就可以,因為要滿足散熱面積的需要。 以上只是材質和環境的PK罷了,沒什么好說的。

                     

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