導熱理論基礎(chǔ)課件

導熱理論基礎(chǔ)金屬材料的導熱系數(shù)較大，固體非金屬材料的導熱系數(shù)較小，純金屬導熱系數(shù)值大于合金,且合金中雜質(zhì)含量越多,導熱系數(shù)值越小,而氣體的導熱系數(shù)最小。1.不同的材料導熱系數(shù)也不同，導熱系數(shù)越大，熱傳導能力越強

導熱系數(shù)的大小表明金屬導熱能力的大小，導熱系數(shù)越大，導熱熱阻值相應降低，導熱能力增強。

在金屬材料中，銀的導熱系數(shù)最高(表)，但成本高；純銅其次，但加工不容易。在風冷散熱器中一般用6063T5鋁合金，這是因為鋁合金的加工性好(純鋁由于硬度不足，很難進行切削加工)、表面處理容易、成本低廉。但隨著散熱需求的提高，綜合運用各種導熱系數(shù)高的材料，已是大勢所趨。有部分散熱片采用了純銅或銅鋁結(jié)合的方式來制造。例如，有的散熱片底部采用純銅，是為了發(fā)揮銅的導熱系數(shù)大，傳熱量相對大的優(yōu)點，而鰭片部分仍采用鋁合金片，是為了加工容易，將換熱面積盡可能做大，以便對流換熱量增大。但是此種方法最大的難點在于如何將銅與鋁型鰭片充分地連接，如果連接不好，接觸熱阻會大量產(chǎn)生，反而影響散熱效果。

2.材質(zhì)相同時，接觸面積越大，熱傳導效果越明顯

根據(jù)熱傳導理論，導熱量與接觸面積成正比。對于CPU散熱器而言，CPU表面積已越來越來越小，接觸面積已經(jīng)受限，且散熱器底部與CPU表面因不可能完全平滑，所以需要選用適當?shù)膶峤橘|(zhì)填充空隙，可增大接觸面積，達到將熱源的熱量大量帶走的目的。前面談到，散熱片吸入的熱量要盡量傳至鰭片以便對流換熱，主要靠改善鰭片與散熱片的接觸面積來實現(xiàn)，鰭片底部與散熱片基部的連接處用弧狀，就是為了增大接觸面積。CPU是一個高密度的發(fā)熱源，先要把熱量分散到一個較大的面積，再借助風扇的強制對流作用將其散發(fā)到空氣中，達到散熱目的。熱量從CPU核心散發(fā)到散熱片表面，是一個熱傳導過程。散熱片選用較高導熱系數(shù)的材料對提高熱傳導效率很有幫助，如鋁的導熱系為735KJ/(M.H.K)，銅的導熱系數(shù)為1386KJ/(M.H.K)，在所有其它條件均相同的時候，銅在單位時間內(nèi)傳導的熱量是鋁的近兩倍?？梢妼X合金散熱片改用銅來制造，對熱的傳導速率將會有一個很可觀的提升，這樣當然就對CPU高度集中的熱量具有明顯“療效”。但是，還需要考慮銅的比重比鋁大，將不符合散熱片重量限制的要求；紅銅的硬度不如鋁合金AL6063，某些機械加工（如剖溝等）性能不如鋁；銅的熔點比鋁高很多，不利于擠壓成形（Extrusion）等等問題。傳熱的基本方式

（1）熱傳導：純導熱過程：物體各部分之間不發(fā)生相對位移。（2）對流傳熱對流傳熱：是指流體各部分質(zhì)點發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞過程。因而對流只能發(fā)生在流體中。（3)輻射傳熱因熱原因而發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射。銅底鋁鰭但由于銀的價格相當昂貴，因此目前還沒有哪個廠商采用純銀來制造散熱器因此現(xiàn)在市場上比較流行的高檔散熱片大多采用銅來做為導熱材質(zhì)。采用了"銅底鋁鰭"的設計，所謂"銅底鋁鰭"就是與處理器表面接觸的底板采用純銅材料，而散熱鰭片則繼續(xù)沿用鋁。這種結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮銅熱傳導快的優(yōu)點，增大了散熱面積，使CPU產(chǎn)生的熱量迅速散除。眾所周知，散熱片材質(zhì)的導熱性能與材料的導熱系數(shù)息息相關(guān)，從金屬導熱系數(shù)的排位來看，最好的是銀，其次是銅，鋁則位居第三各種物質(zhì)的導熱系數(shù)大致范圍金屬：2.3--420w/