浅谈全铜和全铝散热器的效率
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    铜和铝是最常见的散热器材质,它们均有很好的导热导电性,除了铝和铜,金和银也有很好的导热性,但是价格高昂,从经济角度考虑它们并不适合做散热器的材料,下面先来看看它们的导热系数:

     银: 429W/MK

     铜: 340-401W/MK 

     金: 317W/MK   

    铝: 210-237W/MK 

    导热系数 为:卡/m×s×摄氏度, 那么我们怎么读取?这个系数又代表什么意义呢? 它代表的意思是:当整体温差为1摄氏度时,通过横截面为1平方米的导热材料时,所通过的热能。

     在这里就要引出:“同样的导体,其导热横截面的大小与热能的传递速度成正比”。 我们现在已经得知到热能力最强的顺序是:银,铜,金,铝。 现在我们再来看比热容,这个就比较简单了,相信大家都能看的懂。

     铝:0.88KJ/C(千焦每摄氏度)

     铜:0.39KJ/C 铅:0.13KJ/C 

     铁:0.46KJ/C 

    这些数据 我们需要在心里有个概念,知道单位质量的铝温度上升1度所需要的热能是铜的2。256倍。 现在导热材料的热物理性质就简单的说这些。 为了能加深我们对导热的了解,我们将引入一个定律,【傅立叶导热定律】。感兴趣的朋友可以研究一下,对以后的散热器性能 分析计算有很大帮助。 

     相关公式: Φ=-λA(dt/dx) q=-λ(dt/dx)      

     Φ为导热量,单位为W (Φ读:fai), λ为导热系数 伽马。。。   X为热流的运动方向, A为导热面积,单位为m*2 平方米 t为温度,单位为K,1卡=4。184焦耳。了解一下就可以了。 q是沿x方向传递的热流密度,这是矢量,也就是说有多个密度的变量,因为导热材料内部的就够均匀变化而变化。 d表示温度截点位置,理想状态下,物质是均匀的,不均匀取平均值。 dt/dx表示是物体沿x方向的温度变化率,即为导热梯度。 什么是导热梯度呢? 随着导热介质的长度变化而变化,为递减。也就是"q" 在递减。通俗的说也就是导体越长导热率越差。 这样可以看出来,如果要保证导热率,就需要“λ”值变大(导热系数大)来抵消导热梯度造成的到热能力衰减,这样我们就可以 理解这个公式:q=-λ(dt/dx) ,那么又有人要问我了,为什么在,伽马的前面有个“负号”啊? 这个负号表示热能的传递方向和导 热梯度相反。 那么到热量Φ的公式就更加易懂了:导热系数(λ)*横截面积(A)*导热梯度(dt/dx)。就得出 好了对于公式的解释就这么多,不懂或者想了解更多的可以继续问我。 看到了这里我们可以得出导热性能的强弱主要体现在 导热材料自身的“导热系数”,“横截面积”,“长度”。 那么下面我就知道怎么算导热速度了。也就是W/M/T,也就是温度每秒,爬升多少米,传递了多少热能。 得到公式:W/M/T=λ*A/H,热能传递速度=导热系数x横截面积/材料长度。 可以看出来,在使用相同的材料的时候,减小H是可以减少导热时间和导热梯度的,但是H也不能太小因为导热材料的比热容有限,不可 能无限储能。但是有一个H临界点,这样我们就要涉及到"散热"阶段了。

    回到实际应用,我们继续连接上面的内容,说到储能(蓄热),我们就要说比热容,也就是储能,散热器的储能力很重要,因为"λ"值有限, 很差的比热容会使得,单位长度的导热介质,局部温度迅速升高,热传递还受到"H"的影响,这样会造成"一头热"的现象. 那么比热容小是不是只有坏处? 答案是否定的.但是必须具备 以下三个条件:

     1,散热速度快

     2,散热面积大 

     3,很高的导热率 

    看上去这3点也是一般散热器所必须具备的,但是用在全铜上就不是那样的了,散热速度也就是风量,风压,这是效果最明显的,也 就很多吧友说要在机箱旁边放一个电风扇的原因,首先说铜比热容是铝的1/2还不到,这样就导致铜散热器升温速度很快,但是绝不是 铝的2倍,因为有导热率的因素在里面,只会更快,达到的温度也会比铝高很多,时间也短,这就出现一个散热的"瓶颈",即为,升温速度 快,导热速度也快,但是散热速度跟不上,这样就导致恶性循环了.热量会越聚集越多,温度直线飙升或者达不到预期的效果,Copper  TRUE 就是一个很好的例子,测试结果在普通状态下和铝版的U120E完全一样。如果风扇转速达到了2500以上 差距就体现出来了,散 热器的顶部和底部,温差形成频率高而稳定,这点是很重要的,不仅仅是因为全铜的原因,还有其他重要的原因,现在暂时也不说 。全铝则有些不一样了,单位面积导热速度慢,比热容确是铜的2.23倍,储能量大,这样低速的风扇就可以满足对散热器的散热要 求了,因为后期供热速度低,对风压的要求小,风量大就可以,因为要满足散热面积的需要。 以上只是材质和环境的PK罢了,没什么好说的。

     

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