風(fēng)冷散熱原理

 從熱力學(xué)的角度來(lái)看，物體的吸熱、放熱是相對(duì)的，凡是有溫度差存在時(shí)，就必然發(fā)生熱從高溫處傳遞到低溫處，這是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中普遍的一種現(xiàn)象。而熱傳遞的方式有三種：輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)，其中以熱傳導(dǎo)為zui快。我們要討論的風(fēng)冷散熱，實(shí)際上就是強(qiáng)制對(duì)流散熱。

 對(duì)流換熱是指流體與其相接觸的固體表面或流體，而這具有不同溫度時(shí)所發(fā)

生的熱量轉(zhuǎn)移過(guò)程。

熱源將熱量以熱傳導(dǎo)方式傳至導(dǎo)熱導(dǎo)熱介質(zhì)，

再由介質(zhì)傳至散熱片基部，由基部將熱量傳至散熱片肋片并通過(guò)風(fēng)扇與空氣分子進(jìn)行受迫對(duì)流，將熱量散發(fā)到空氣中。風(fēng)扇不斷向散熱片吹入冷空氣，流出熱空氣，完成熱的散熱過(guò)程。

 對(duì)流換熱即受導(dǎo)熱規(guī)律的支配，又受流體流動(dòng)規(guī)律的支配，屬于一種復(fù)雜的

傳熱過(guò)程，表現(xiàn)在對(duì)流換熱的影響因素比較多。

1．按流體產(chǎn)生流動(dòng)的原因不同，可分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。 2．按流動(dòng)性質(zhì)來(lái)區(qū)分，有層流和

紊流之別。流體從層流過(guò)渡到紊流是由于流動(dòng)

失去穩(wěn)定性的結(jié)果。一般以雷諾數(shù)（Re）的大小，作為層流或紊流的判斷依據(jù)。

3．流體的物性對(duì)對(duì)流換熱的影響。例如，粘度、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、導(dǎo)溫

系數(shù)等等，它們隨流體不同而不同，隨溫度變化而變化，從而改變對(duì)流換熱效果。

4．換熱表面的幾何條件對(duì)對(duì)流換熱的影響。其中包括：

 1)管道中的進(jìn)口、出口段的長(zhǎng)度，形狀以及流道本身的長(zhǎng)度等；

 2)物體表面的幾何形狀，尺寸大小等；

 3)物體表面，如管道壁面、平板表面等的粗糙程度；

 4)物體表面的位置（平放、側(cè)放、垂直放置等）以及流動(dòng)空間的大小。

5．流體物態(tài)改變的影響。

6．換熱面的邊界條件，如恒熱流、恒壁溫等，也會(huì)影響對(duì)流換熱。

7.風(fēng)量和溫度的關(guān)系

 T＝Ta＋1.76P／Q 

 式中Ta--環(huán)境溫度，℃

 P--整機(jī)功率，W Q--風(fēng)扇的風(fēng)量，CFM T--機(jī)箱內(nèi)的溫度，℃

 舉一個(gè)電路設(shè)計(jì)中熱阻的計(jì)算的例子：

 設(shè)計(jì)要求：

 芯片功耗：

 20瓦芯片表面不能過(guò)的zui高溫度：85℃

 環(huán)境溫度（zui高）：55℃

計(jì)算所需散熱器的熱阻。

實(shí)際散熱器與芯片之間的熱阻很小，取01℃/W作為近似。則（

R + 0.1）× 20W = 85℃

- 55℃得到R = 1.4 ℃/W 

只有當(dāng)選擇的散熱器的熱阻小于1.4℃/W時(shí)才能保證芯片表面溫度不會(huì)過(guò)85℃。使用

風(fēng)扇能帶走散熱器表面大量的熱量，降低散熱器與空氣的溫差.