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類(lèi)型分類(lèi)：: 科普知識(shí)

數(shù)據(jù)分類(lèi)：: 直尺

產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)(一)

發(fā)布日期：2022-07-14 點(diǎn)擊率：99

　　散熱設(shè)計(jì)指對(duì)電子設(shè)備的耗熱元件以及整機(jī)或系統(tǒng)采用合適的冷卻技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以對(duì)它們的溫升進(jìn)行控制，從而保證電子設(shè)備或系統(tǒng)正常、可靠地工作。作者通過(guò)三篇文章向大家詳細(xì)介紹產(chǎn)品冷卻設(shè)計(jì)的原理、方式。希望拋磚引玉，和大家一起討論、學(xué)習(xí)。

　　熱傳遞有三種基本方式：導(dǎo)熱(熱傳導(dǎo))、對(duì)流和輻射

　　(1)導(dǎo)熱(熱傳導(dǎo))

　　由于物體內(nèi)部分子、原子和電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，而組成物體的物質(zhì)并不發(fā)生宏觀的位移，將熱量從高溫區(qū)傳到低溫區(qū)的過(guò)程稱(chēng)為導(dǎo)熱(或熱傳導(dǎo))。

　　在氣體中，導(dǎo)熱是氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果。氣體溫度越高，其分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能越大，不同能量水平的分子相互碰撞的結(jié)果使熱量從高溫處傳到低溫處。

　　在導(dǎo)電固體中，相當(dāng)多的自由電子在晶格之間像氣體分子那樣，通過(guò)相互碰撞傳遞能量。在不導(dǎo)電的固體中，熱量的傳遞是通過(guò)晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，即原子、分子在平衡位置附近的振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)于液體的導(dǎo)熱機(jī)理目前尚未獲得統(tǒng)一的認(rèn)識(shí):一種觀點(diǎn)認(rèn)為液體的導(dǎo)熱原因類(lèi)似于氣體分子的相互碰撞，只是液體分子之間的距離較小，分子間的作用力影響大于在氣體分子間的作用力對(duì)碰撞過(guò)程的影響;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為液體的導(dǎo)熱原因類(lèi)似于非導(dǎo)電固體，主要依靠彈性波的作用。

　　(2)對(duì)流

　　對(duì)流：流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，依靠冷熱流體互相摻混和移動(dòng)所引起的熱量傳遞方式。

　　流體(氣體或液體)通過(guò)自身各部分的宏觀流動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的過(guò)程。因流體的熱導(dǎo)率很小，通過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞的熱量很少，對(duì)流是流體的主要傳熱方式。對(duì)流可分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。

　　自然對(duì)流:如果流體的運(yùn)動(dòng)是由于流體密度差和溫度梯度而引起的，則這種傳熱過(guò)程稱(chēng)為自由對(duì)流或自然對(duì)流。

　　圖1

　　在自由對(duì)流傳熱中，上部較熱流體與底部較冷流體間的密度差引起流體上升

　　影響自由對(duì)流熱阻的重要因素包括流體中的溫度梯度以及表面的位置和方向，如(下表降低自由對(duì)流熱阻的方法)

　　降低自由對(duì)流熱阻的方法

　　強(qiáng)迫對(duì)流。如果流體的運(yùn)動(dòng)是由外力(如風(fēng)扇或泵)造成的，則這種傳熱過(guò)程叫做強(qiáng)迫對(duì)流。影響強(qiáng)迫對(duì)流熱阻的重要因素包括流體類(lèi)型，它的速度及表面的外部特征(如圖)

　　圖2

　　增強(qiáng)流體湍流是增加強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)的有效方法

　　用來(lái)帶走熱的流體稱(chēng)為冷卻劑。空氣是最重要的冷卻劑。減小熱阻的方法如下。

　　減小熱阻的方法。

　　(3)輻射

　　輻射是在真空中進(jìn)行傳熱的唯一方式，它是量子從熱體(輻射體)到冷體(吸收體)的轉(zhuǎn)移。

　　不透明物體吸收落在它表面的一部分輻射能量，同時(shí)反射掉其余部分能量。吸收和反射的數(shù)量取決于物體表面特性，諸如顏色和粗糙度。理想的黑體吸收全部輻射能量，而理想的晶亮物體是反射所有的能量。一個(gè)表面的輻射特性是由一個(gè)稱(chēng)為黑度的無(wú)量綱量來(lái)表征的。