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散热方式

    散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中,散热就是热量传递,而热量的传递方式主要有三种:热传导,热对流和热辐射。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。比如,CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式,在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量,日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的,在日常的热量传递中,这三种散热方式都是同时发生,共同起作用的。

     实际上,任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式,只是侧重点不同罢了。比如普通的CPU风冷散热器,CPU散热片与CPU表面直接接触,CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片;散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走;而机箱内空气的流动也是通过热对流将 CPU 散热片周围空气的热量带走,直到机箱外;同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。

    散热器的散热效率散热器材料的热传导率,散热器材料和散热介质的热容以及散热器的有效散热面积等等参数有关。

    依照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动散热和被动散热,前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷,热管,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等等。

    风冷散热是最常见的,而且非常简单,就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低,安装简单等优点,但对环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。

    热管是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。

    液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。但热管和液冷的价格相对较高,而且安装也相对麻烦一些。

    在选购散热器时,可以根据自己的实际需求以及经济条件来选购,原则是够用就好。

  风冷散热器中使用的典型风扇外形是一个底面为正方形的扁柱体,四角留有安装所需的固定孔位,直流电机通过支架固定在外框上,扇叶与转子连接在一起,通过轴承安装在电机主体之上。一些“非典型”的风扇采用了较特殊的形状与设计,但整体结构与此并无太大差异。

  看似简单的结构,其中却有不少的学问;对风扇各种相关知识的了解也是了解风冷散热器的重要步骤。

  风扇是被动式空冷散热器与主动式风冷散热器的本质区别,没有风扇便不能称之为风冷散热器。一些用户也习惯于将整个风冷散热器称为风扇,可见其地位是何等显要。

  风扇是风冷散热器中必不可少的组成部分,对散热效果起着至关重要的作用,是散热器中唯一的主动部件;同时,更对散热器的工作噪音有着决定性的影响。风扇在风冷散热器中的职责为:凭借自身的导流作用,令空气以一定的速度、一定的方式通过散热片,利用空气与散热片之间的热交换带走其上堆积的热量,从而实现“强制对流”的散热方式。

  散热片即使结构再复杂,也只是一个被动的热交换体;因此,一款风冷散热器能否正常“工作”,几乎完全取决于风扇的工作状态。在不改变散热器结构与其它组成部分的情况下,仅仅是更换更加合适、强劲的风扇,也可以令散热效果获得大幅度的提升;反之,如果风扇搭配不合适或不够强劲,则会使风冷散热器效能大打折扣,令散热片与整体设计上的优点被埋没于无形;更有甚者,由于风扇是风冷散热器中唯一确实“工作”的部分,它本身的故障也就会导致散热器整体的故障,令其丧失大部分的散热性能,进而引起系统的不稳定或当机,甚至因高温而烧毁设备。

 对于风冷散热器,风扇是如此的“至关重要”。那么,我们又应通过哪些方面的数据来衡量一款风扇的品质呢?

  衡量一款风扇的品质,最重要的两个方面为性能与寿命,其次便是越来越受到关注的工作噪音;此外,关系到能否正常使用,还必须注意风扇的规格与功率。

要为散热器选择合适的风扇,首先注意到的,也是必需注意的,就是风扇的尺寸规格(后面作介绍)。 

相关元素:
  与底面尺寸息息相关的数据为过风面积(风扇底面积减去外框与电机占据部分所占面积的结果),进一步则影响到风扇的重要性能指标“风量”。拥有更大的底面尺寸,一般就可以获得更大的过风面积,在风速相当的情况下,将获得更大的风量;反过来考虑,就可以降低风速却不减少风量,采用“大口径”风扇也是目前风冷散热器发展的大趋势之一。

  增加风扇的高度有利于增大风扇功率、加大扇叶面积,都可以增强风扇的性能;有些风扇也会利用增加的高度在外框上添加导流片或改变扇叶旋转面方向(即非轴流风扇)等,后文将较详细说明。

  用户在选择风扇时,尺寸规格方面需要考虑的问题主要有:
  1.能否与散热片实现良好的结合,主要取决于底面的尺寸规格;
  2.散热器能否正常安装,主要取决于风扇增加的体积是否会与其它设备或整体空间冲突;
  3.风扇能否为散热片提供合适的气流,尺寸规格的改变可能会影响风扇气流的覆盖范围、走向等;但具体影响较为复杂,且涉及到多方面的因素,将在后文中相关部分分别说明。

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