(整理)风冷散热设计专题00671
风冷散热_精品文档
风冷散热风冷散热：优化计算机散热性能的关键技术引言：随着计算机技术的迅猛发展，高性能计算机的普及和应用日益广泛。
然而，高性能计算机在运行过程中经常会产生大量的热量，这不仅会导致计算机硬件的损耗，还会影响计算机的性能和稳定性。
因此，有效地进行散热成为了高性能计算机设计与应用中至关重要的一环。
本文将重点探讨风冷散热技术，介绍其原理、优势以及应用实践。
一、风冷散热技术的原理风冷散热技术是通过利用气流来降低计算机内部的温度，从而实现散热的一种方法。
其原理主要包括两个方面：热传导与热对流。
1. 热传导：计算机内部的散热元件，如散热片、散热器等，通过热传导将产生的热量传导到散热元件表面。
散热元件表面与环境接触时，热量会被传导到周围的空气中。
2. 热对流：当散热元件表面与周围环境接触后，空气会受到热量的影响而产生温度差异。
由于热空气的密度较低，会上升形成热对流，而冷空气则会下沉取代上升的热空气，实现传热的过程。
二、风冷散热技术的优势相比于其他散热技术，风冷散热技术具有以下几个明显优势：1. 成本低廉：风冷散热技术不需要复杂的设计和制造工艺，成本较低。
与水冷散热相比，风冷散热不需要额外的冷却系统，减少了维护和运营成本。
2. 易于维护：风冷散热技术中使用的散热元件较为简单，易于维护和更换。
用户可以根据实际需求进行灵活调整和升级，提高了计算机的可维护性。
3. 散热效果好：风冷散热技术在传热效率上表现出色。
通过合理设计散热元件，可以大幅降低计算机内部的温度，确保计算机在高负载运行情况下的稳定性。
4. 适用性广泛：风冷散热技术适用于各种规模和类型的计算机。
无论是家用台式机、工作站还是大型服务器，风冷散热技术都可以满足其散热需求。
三、风冷散热技术的应用实践风冷散热技术在实际应用中得到了广泛的应用和验证。
以下是两个典型的应用实践案例：1. 电脑主机风冷散热方案电脑主机是个人计算机的核心部分，其散热性能对计算机的整体性能和寿命起着重要影响。
风冷散热设计及验算方案
风冷散热设计及验算方案一、散热器的选配1、选用散热器的依据电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。
器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。
通常，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。
2、散热器选用计算方法散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为：P Q < ‥…‥…‥…‥…① ()/j a Q T T R =-‥…‥…②其中：P ，元件的损耗功率；Q ，耗散功率，散热结构的散热能力；j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取j T =125°C ； a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。
R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc 与元件的工艺水平和结构有很大关系由制造商给出，范围一般为 0.8～2.0 K/W ；cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙，介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值；sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。
综合①②③，得到：()/sa j a jc cs R T T P R R ⎡⎤<---⎣⎦‥…‥…④参见（JB/T9684-2000 电力半导体器件用散热器选用导则）根据④式计算的热阻值，如果选用标准散热器，则查询散热器标准（GB/T8446.1电力半导体器件用散热器），标准中热阻值与sa R 计算值相同，或小于又接近于计算值的散热器即为所选用的散热器；如果为非标准型散热器，需要厂家提供散热器的热阻，该热阻值应小于sa R （并且比较接近）。
(整理)10风冷系统设计.
10 冷却系统设计发动机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如果不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。
经发动机冷却系带走的热量大约占燃料总热量的25%～30%左右。
发动机的冷却系根据所用冷却介质不同，分为风冷发动机和水冷发动机。
摩托车发动机采用风冷式的的居多，这使得发动机结构简单、质量轻，使用和维修方便，避免了水冷式常见的故障，工作较为可靠，同时有起动快、暖机快、气缸磨损量小的优点。
综上所述，本设计采用自然风冷式。
10.1 风冷发动机的散热与散热片在风冷发动机中，由气缸内燃气向外界冷却空气的传热过程是一个很复杂的过程，为计算方便，可将这一过程分为三个阶段：1）从燃气向气缸内壁的传热； 2）从气缸内壁向外壁的导热；3）从气缸外壁向冷却空气的传热。
10.1.1从燃气向气缸内壁的传热发动机气缸内的传热是一个复杂的过程。
在进气过程中进入气缸内的可燃混合气，温度低于缸壁的温度，这时气缸壁面将热量传给可燃混合气。
随着缸内混合气被压缩，其温度不断上升，开始由混合气向壁面放热，由于混合气在气缸中的运动，这一过程是一个复杂的对流换热过程。
在燃烧过程中产生的高温燃气，这时除了对流放热外，还有气体辐射和火焰辐射，形成了更为复杂的燃气向气缸内壁的放热过程。
膨胀过程和排气过程中，由于燃气温度较高，都是由燃气向气缸壁放热。
发动机气缸内的传热是对流换热和辐射换热的周期变化的过程。
在每一个工作循环内，工质向气缸壁的传热量可用下式表示：()()t g t g r d t t F Q 1001-+=⎰αα式中 r α——辐射放热系数；g α——接触放热系数；g t ——工质瞬时温度；1t ——缸壁表面温度；F 0——与工质接触的缸壁面积。
放热系数g α与工质的速度、压力、温度以及壁面形状和温度等因素有关。
风冷散热器设计方法
风冷散热器设计方法随着电子设备的不断发展和普及，散热问题成为了一个亟待解决的挑战。
而风冷散热器作为一种常见的散热解决方案，其设计方法显得尤为重要。
本文将介绍一种有效的风冷散热器设计方法，以帮助读者更好地理解和应用。
风冷散热器的设计需要考虑散热效率和噪音控制两个方面。
在散热效率方面，我们可以通过优化散热器的结构和材料来提高其散热性能。
例如，增加散热片的数量和表面积，采用高导热材料，以提高散热效果。
此外，合理设计散热器的通风道路，确保空气能够顺畅地流过散热器，也是提高散热效率的关键。
噪音控制是风冷散热器设计中需要考虑的另一个重要因素。
散热器在工作时会产生一定的噪音，而过高的噪音会对用户的使用体验造成不良影响。
为了降低噪音，我们可以采用一些措施，如增加散热器的散热面积，减小风扇的转速，改善风扇叶片的设计等。
此外，合理布置散热器和其他设备之间的距离，避免共振和震动也是降低噪音的有效手段。
在风冷散热器的设计过程中，我们还需要考虑散热器的尺寸和重量。
尺寸过大会占用过多的空间，而尺寸过小则可能导致散热不足。
因此，我们需要根据实际需求和限制，合理确定散热器的尺寸。
同时，散热器的重量也需要考虑，过重的散热器可能会给设备带来额外的负担，甚至影响设备的正常运行。
除了上述因素，风冷散热器的设计还需要考虑材料的选择和制造工艺。
合适的材料可以提高散热器的散热性能和耐久性。
常见的散热器材料包括铝合金、铜等，它们具有良好的导热性能和机械强度。
而制造工艺的选择则直接影响到散热器的成本和质量。
因此，在设计过程中，我们需要综合考虑材料的性能和制造工艺的可行性，以达到最佳的设计效果。
总结起来，风冷散热器的设计方法需要综合考虑散热效率、噪音控制、尺寸和重量、材料选择和制造工艺等多个因素。
通过合理优化这些因素，我们可以设计出性能优良、稳定可靠的风冷散热器，以满足不同设备的散热需求。
希望本文所介绍的设计方法能够对读者在实际应用中有所帮助，提高散热器的设计水平和效果。
风冷散热的设计及计算
风冷散热的设计及计算 The document was finally revised on 2021风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。
使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。
转速越快，风就越强，简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。
但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
(整理)设计散热系统时风扇选型的计算.
足够的冷空气与散热片进行热交换，也会造成散热效果不好。
一般铝质鳍片的散热片要求风扇的风压足够大，而铜质鳍片的散热片则要求风扇的风量足够大；鳍片较密的散热片相比鳍片较疏的散热片，需要更大风压的风扇，否则空气在鳍片间流动不畅，散热效果会大打折扣。
所以说不同的散热器，厂商会根据需要配合适当风量、风压的风扇，而并不是单一追求大风量或者高风压的风扇。
无论 Intel 还是 AMD 的CPU 都已经到了与散热器不可分割、甚至丝毫也不能马虎的程度。
CPU 的风扇和散热片可以说是目前最实效、最方便、最常用的 CPU 降温的方法，因此选购一款好的 CPU 散热器是十分必要的。
根据空气散热三要素的原理，热源物体表面的面积、空气流动速度以及热源物体与外界的温差是影响散热速度的最重要因素，其实所有 CPU 散热器的设计也都是围绕更好地解决这三个问题而进行的。
下面就为大家介绍一些有关 CPU 散热器的性能参数，希望能对大家有所帮助。
风扇功率风扇功率是影响风扇散热效果的一个很重要的条件，功率越大通常风扇的风力也越强劲，散热的效果也越好。
而风扇的功率与转速又是直接联系在一起的，也就是说风扇的转速越高，风扇也就越强劲有力。
目前一般电脑市场上出售的都是直流 12V 的，功率则从 0.x 瓦到 2.x 瓦不等，购买时需要根据你的 CPU 发热量来选择，理论上是功率略大一些的更好一些，不过，也不能片面地强调高功率，如果功率过大可能会加重计算机电源的工作负荷，从而对整体稳定性产生负面影响。
风扇口径该性能参数对风扇的出风量也有直接的影响。
在允许的范围之内，风扇的口径越大出风量也就越大，风力作用面也就越大。
通常在主机箱内预留位置是安装 8cm×8cm 的轴流风扇。
对于该指标，笔者认为应选择的风扇口径一定要与自己计算机中的机箱结构相协调，保证风扇不影响计算机其他设备的正常工作，以及保证计算机机箱中有足够的自由空间来方便拆卸其他配件。
风冷散热的设计与计算
风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。
使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。
转速越快，风就越强，简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。
但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。
风冷式CPU散热器的设计
I风冷式CPU散热器的设计摘要伴随着电子工业的快速发展，CPU(Central Processing Unit)呈现出集成的晶体管数目急剧增加（从1990 年的2,300 个激增到现在的230,000,000 个）和芯片线宽急剧减小的趋势，导致CPU 功耗的增大和积聚的热量急剧增加，严重影响CPU 的正常工作。
因此，提高CPU 散热片的散热性能已经成为电子制造领域中亟需解决的键问题之一。
针对CPU 散热问题，本文在风冷式散热片的散热规律及结构优化两个方面开展了系统深入的研究。
在分析现有各种CPU 散热片结构特点的基础上，利用ANSYS 的用户界面设计语言UIDL(User-Interface Design Language)，开发了CPU 散热片热分析软件和用户界面，并实现了与ANSYS 的集成。
利用该软件，用户可方便、快捷地分析各种结构参数对CPU 散热片散热性能的影响规律。
散热片的优化过程实际上是一系列的前处理－求解－后处理－优化的循环过程。
在满足散热空间约束的前提下，以使散热片中的最高温度值最小化为目标，对散热片结构参数进行优化设计，从而达到提升散热片散热性能的目的。
实现的具体过程散热片热分析的基础上定义设计变量和目标函数、选择优化算法，在ANSYS 环境利用APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言，开发热分析和优化控制功能程序，然后调用ANSYS 的优化模块实现散热片的结构参数优化。
同时给出了一系列的CPU 散热片热分析和结构参数优化实例，验证了本文提出的热分析和结构参数优化设计方法。
最后，对全文进行了总结，并对后续的研究工作提出了一些建议。
关键词：散热片优化设计，APDL UIDL ，目标函数II Wind-cooled CPU heatsink designABSTRACTWith the quickly development of electronics industry, the number of transistors integrated in CPU (Central Processing Unit) grows rapidly (from 2,300 in 1990 to230,000,000 nowadays), and the line width of chip reduces rapidly. As a result, the power and the heat in CPU grow sharply, which results in that the function of CPU is impacted. Thus, the improvement of cooling performance of heat sinks becomes one of the keyissues in electronic manufacture field. In this thesis, the cooling rules and structure optimization of air cooling system are studied deeply.After the structure characteristics of the existing CPU heat sinks are analyzed, CPUheat sinks analysis software and user interface are developed using UIDL (User-Interface Design Language) of ANSYS and integrated into ANSYS. By using this program, userscan analyze the influence of various parameters to cooling performance of CPU heatsinks conveniently and quickly.The optimization process of heat sinks is a circular process of pre-solution, solvingand post treatment. On the premise of satisfying the constraint of cooling space, the maximum temperature of heat sinks is minimized. The structure parameters of heat sinksare optimized in order to enhance the cooling performance of heat sinks. The concrete process is as follows: firstly, the design variables and objective function are defined andthe optimization algorithms are chosen, secondly, the analysis and optimal controlprogram is developed in ANSYS using ADPL (ANSYS Parametric Design Language),lastly the optimization module of ANSYS is used to implement the structure parametric optimization of heat sinks. A series of examples of analysis and structure parametric optimization of heat sinks are showed in order to validate the analysis and structure parametric optimization methods proposed in this thesis. Finally, the conclusion of this thesis and the advices for future research are given.Key words: Heat Sinks, Optimization Design, APDL, UIDL, Objective FunctionIII目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章工艺描述 (1)1.1 前景 (1)1.2 研究背景和意义 (1)1.3.1散热形式 (1)1.3.2散热片加工工艺 (1)1.4 本文研究内容与章节安排 (1)第2章散热片热分析系统的设计与开发 (3)2.1 风冷式散热技术的原理 (3)2.2 毕业论文（设计说明书）的版面要求 (3)2.2.1 页边距的设置 (3)2.2.2 纸张的设置 (3)2.2.3 版式 (3)2.2.4 文档网格的设置 (4)2.3 毕业论文（设计说明书）设有页眉及页码 (4)3 毕业论文（设计说明书）打印、排版规范 (5)3.1 中文摘要及关键词 (5)3.2 英文摘要及关键词 (5)3.3 目录 (5)3.4 正文 (5)3.4.1 正文中其他部分说明 (6)3.5 致谢 (6)3.6 参考文献 (6)3.6.1 参考文献的基本要求 (6)3.6.2 各类参考文献条目的编排格式及示例 (6)3.7 附录 (8)致谢 (9)I V参考文献 (10)附录 (11)第一章工艺描述1.1 前景电子原件的发热已经成为了制约微电子技术的瓶颈。
风冷散热温度-定义说明解析
风冷散热温度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：随着电子设备性能的不断提高，散热技术变得尤为重要。
风冷散热技术作为一种常见的散热方式，在电子产品中得到了广泛的应用。
本文将对风冷散热技术进行深入探讨，重点分析其在温度控制中的应用和散热效果。
通过本文的阐述，读者将对风冷散热技术有进一步的了解，从而对其在实际应用中有更深入的认识。
1.2 文章结构文章结构部分内容：本文将分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，我们将对风冷散热温度进行概述，介绍文章的结构以及明确文章的目的。
接着在正文部分，我们将深入探讨风冷散热技术、温度控制方法以及进行散热效果的分析。
最后在结论部分，我们将对文章进行总结，探讨风冷散热技术的应用前景，并展望未来的发展方向。
整个文章将围绕风冷散热温度展开，深入探讨相关的技术和方法，并对其发展进行全面的分析和展望。
目的部分内容应该包括对本篇文章的研究目的进行概括和说明。
可以从研究的动机、意义和预期目标等方面进行阐述，引导读者对文章的重点和意义有一个清晰的认识。
示例内容：1.3 目的本篇文章旨在探讨风冷散热温度控制技术在工程实践中的应用。
通过对风冷散热技术、温度控制方法和散热效果的分析，旨在全面了解和评估其在各种工程应用中的效果。
本文旨在为相关领域的工程师和研究人员提供有效的参考和指导，促进风冷散热技术在工程领域的应用前景和发展。
同时，本文旨在为这一领域的未来研究提供有益的启示和展望。
2.正文2.1 风冷散热技术风冷散热技术是一种常见的散热方法，通过利用风力将热量散发到空气中，以降低设备或系统的温度。
这种技术通常应用于电子设备、汽车引擎、工业设备等领域。
风冷散热技术的原理是利用风扇或风道将空气吹过热源表面，通过对流传热的方式将热量带走。
一般来说，风冷散热技术可以分为两种方式：直接风冷和间接风冷。
直接风冷是指将风扇直接对准热源，通过快速的风流将热源表面的空气带走，实现散热的目的。
而间接风冷则是通过风道或散热片等装置，将空气引导至热源表面，再带走热量。
散热设计手册
散热、吸热，还是绝热重要？在这儿之前,有一个很重要的问题要问各位,您知道什么是"热"吗?在您选择一项产品之前.您得先知道您用钞票换得手中的宝贝要解决的是什么物理现象,千万别当了冤大头!"热 (Heat)"是能量吗?严格来说它不算是能量,应该说是一种传递能量的形式.就好象作功一样.微观来看,就是区域分子受到外界能量冲击后,由能量高的分子传递至能量低的区域分子(就像是一种扩散效应),必须将能量转嫁释放出来.所以能量的传递,就是热.而大自然界最根本的热产生方式,就是剧烈的摩擦(所谓摩擦生热如是说!).从电子(量子力学)学的角度而言,当电子束滑过电子信道时,会因为与导线(trace)剧烈摩擦而产生热,它形成一股阻力,阻止电子流到达另一端(就像汽车煞车的效果是一样的).我们统称作"废热". 所以当CPU的速度越高,表示它的I/O(Input/Output)数越高,线路布局越复杂.就好比一块同样面积的土地上.您不断的增加道路面积;不断的膨胀车流量,下场是道路越来越窄,而车子越来越多,不踩煞车,能不出车祸吗?当然热量越来越高.信不信,冷飕飕的冬天,关在房里打计算机,你会爱死它,又有得杀时间,又暖和!只是不巧,炎炎夏日又悄悄的接近了……"传热(Heat Transfer)":既然说热是一种传递能量的形式.那就不能不谈传递的方法了.总的来说整个大自然界能量传递的方式被我们聪明的老祖先(请记住.热力学Thermal Dynamic是古典力学的一种!)概分为三种,接下来我用最浅显易懂的方式分别介绍这门神功的三大基本奥义让各位知道:1.)热传导(Conduction)物质本身或当物质与物质接触时,能量传递的最基本形式(这里所说的物质包括气体,液体,与固体).当然气体与液体(我们统称为流体)本身因为结构不似固体紧密.我们又有另外一个专有名词来形容它,叫做热扩散(Diffusion).若诸位看官真有兴趣的话,不妨把下面的公式熟记,对以后您专业素养的养成,抑或是将来更深入的技术,探讨彼此的沟通都非常有帮助(这可是入门的第一招式,千万别放弃您当专业消费者的权益了!).另外,为了避免您一开始走火入魔,请容我先将所有的单位(Unit)都拿掉.Q = K*A*ΔT/ΔL其中Q为热量;就是热传导所能带走的热量.K为材料的热传导系数值(Conductivity);请记住,它代表材料的热传导特性,就像是出生证明一样.若是纯铜,就是396.4;若是纯铝,就是240;而我们都是人,所以我们的皮肤是0.38,记住! 数值越高,代表传热越好.(详细的材料表我将于日后择篇幅再补述!)A代表传热的面积(或是两物体的接触面积.)ΔT代表两端的温度差;ΔL则是两端的距离.让我们来看一下图标,更加深您的印象!热传导后温度分布铜材的导热系数高,经过热传导后,温度在铜材中分布就非常均匀,相反的,木材的导热系数偏低,于是相同的传导距离,木材的温度分布就明显的不均匀(温度颜色衰减的非常快;表示热量传导性不良.)从上述的第一招式我们可以知道.热传导的热传量.跟传导系数,接触面积成正比关系(越大,则传热越好!)而跟厚度(距离)成反比.好,有了这个观念,现在让我们把焦点转到散热片身上,当散热片与热源接触,我们需要的是"吸热",能够大量的把热吸走,越多越好.各位可以到市面上看看最近有一些散热片的底部会加一块铜板不是吗?或甚至干脆用铜当散热片底板.就是因为它的热导系数比铝多出将进一倍(当然还有其它技术原因,容我先卖个关子).嘿,嘿,聪明的读者,您一定也发现了一个问题,散热片的底部厚度好象越来越厚耶!如果照我说的话,那不是传热效果越差了吗?如果您会问这个问题?先恭喜您!您已经有本事报名英雄大会了.这牵涉到另外一门有趣的课题.因篇幅关系,这一次我并不打算放进来.请诸位海涵!2.)热对流(Convection)流动的流体(气体或液体)与固体表面接触,造成流体从固体表面将热带走的热传递方式.这一招是三招里面最为博大精深的一招,老祖先依其流体驱动的方式将之转换折成貌和神离的两招,分别是A.)自然对流(Natural Convection):流体运动是来自于温度差.温度高的流体密度较低,较轻会向上运动.相反的,温度低的流体则向下运动.所以是流体受热之后产生驱动力.(这里各位要牢记一件事,只要温差,沿着重力场方向的流体就会开始运动,带走热量!)B.)强制对流 (Force Convection) :顾名思义,流体受外在的强制驱动力如风扇驱动而产生运动.驱动力往那儿吹,流体就往那儿跑,与重力场无关.不是很了解对吧!百闻不如一见,脱掉你宝贝计算机的灰白色夹克.您应该会看到如下图所示的精采内脏.如此清楚了吗?芯片组散热片不加风扇,利用的是自然对流将热量带走,表示热量不高(一般来说介于3瓦~8瓦).至于CPU则因为热量较高 (尤其是桌上型计算机,至少都在30瓦以上),自然对流的散热量不足以带走废热,因此得利用到风扇驱动.至于更详细的各种芯片封装(package)制程,规格资料与散热量的关系(别忘了CPU也是一种封装,只是档次较高!),还有自然对流及强制对流在散热片设计上的考量差异性,我会在往后的篇幅中以专题的方式撰写.让各位不但对电子散热有所了解,更知道整条电子链的运作模式.看看它的公式吧!为什么说它最博大精深是有原因的.到了这儿,请千万小心,步步都是富贵险中求.殊不知多少江湖英豪;名门侠女都曾栽在这块看似山青湖静,实则风阴涛涌的领域(包括笔者都曾差点儿翻不了身).一则是从此开始.您才真正进入"散热"的大堂.一则是这里又多了一门至深至幻的学问叫做流体力学(Fluid Dynamic).我想试问各位一生中有多少次机会看到风扇是怎么吸空气;又是怎么把空气吹出来的?我们换个角度想,要让流体产生运动,一个必要的因素是什么?知其然,更要知其所以然,道行高的您或许已开始发出会心的一笑,还不了解的看官也别担心, 这运功炼气可是半点儿急不得.渐纳慢吐,气通任督灌丹田,才是习知之道.Q = H*A*ΔTQ 为热对流所带走的热量.H 为热对流系数值(Hest Transfer Coefficient).这里是笔者及数字高人讨论过后,一致公认散热领域内最虚无飘渺的一个参数了.它既不是材质特性,更不是什么散热标准.说穿了还真有点儿好笑.这是老祖先想破了头还是一无所知的情况下,直接写下的脚注.不信吗? 敢问诸位高手,只听过H是随着流体状态;流场形式;固体表面形状的影响而改变的"常数"值(例如:垂直方向的平板流H=10~20,最多是个H与速度的几次方成正比关系),从没看过哪一个方程式是可以解出H值的.(道道地地,不折不扣的"经验值"!!)A 代表热对流发生时的"有效"接触面积.这里我要再一次强调.表面积大只是好看,有效表面积也大那才够实在.至于什么是"有效",将来我会举一些活生生的实例给各位看,到时候可别合不拢嘴.散热片的变化无穷,主要在于它的鳍片设计,一个设计良好的鳍片.会内外兼顾,不但跟空气的接触表面积大,而且大的很实在.否则花那种冤望钱,不如自己做一块铜块盖上去不就好了吗?当然金属量产的加工制程上有一定的限制,不同的制造工艺各有其优缺点,有时设计者不得不作一些妥协与让步.ΔT代表固体表面与区域流体(Local Ambient)的温度差.这里就更惊险了.散热片的设计,一个不小心就会跌入这个要命的陷阱里,它跟上面的所谓"有效"接触面积还真有那么一点关系,我留一点儿空间先不说穿,让各位也想一想.为什么我说到了这儿才算真正开始处理散热问题.因为不论自然对流或强制对流,靠流体把热带走是现下最经济实惠的方式.殊不知地球大气运行时的妙用无穷,我们换一个角度想,能量守恒定律,或许您也能参详一二.周围尽是用不完的空气,不拿它来出出气,怎么说也是暴敛天物,您说是吗?下一次我们再谈另一个能量传递的方式(它也是"散热"的一员,只是平时韬光养晦,深藏不露,但发起威来,套句广告词~"凡人无法档").而且角色变化多端,非常有个性,也是笔者最喜欢的一个,请容我在此先搁笔.咱们下次再谈!散热,吸热,还是绝热重要?接下来介绍的,可又是散热的一名角儿.只是它的名气没"热对流"来的大,一般说来在主动式散热片(Active Cooler)的散热比例上占的份量也有限,所以大伙儿常忽略它.可是它在实际生活中扮演的角色可丰富了.您加热时绝对有它,散热时它也有份,当要绝热时,更不能没有它,更夸张的是,少了它,地球的生态环境瞬间就会失衡,看下去吧,向您郑重介绍……3.)热辐射(Radiation)若说上一招"热对流"是谓博大精深,那这一招可就真算得上是"清风拂山岗;明月照大江"的太极绝学了.待我解释完,您就知道我开头所述句句真言,绝无诳语.别看它又清风,又明月的.真发起来,那可是招招重手,决不留情.(您以为炎炎夏日太阳的热情是靠热传导或热对流招呼到您身上的吗?再举个更生活的例子,没用过也看过灯管式电暖气吧?再告诉您一个小秘密,笔者求学时就曾经利用180瓦的工地用卤素大灯两个煮三人份的火锅,不盖你,这些都得拜热辐射所赐!)这说完它加热的好处,我留一点篇幅稍后再解释它与散热,绝热的关系.让我们先把焦点转回它的原理上.有人曾问笔者,热辐射是不是放射性的a,b,g辐射波,您说呢?那可是对任何生物都会造成伤害性的辐射线耶!不要怀疑,虽不中亦不远矣 ,它们还真有血源关系呢,这一部份因为是笔者最喜欢的一种散热方式,也是当今能参透这门绝学的人少之又少(包括笔者也不是),是以笔者不得不一吐为快,交代清楚,以免让各位越看越模糊,热辐射是一种可以在没有任何介质(空气)的情况下,不需要靠接触,就能够达成热交换的传递方式.一种我戏称为"热数字讯号"(ThermalDigital Signal)的波的形式达成热交换.既然是波,那就会有波长,有频率 ,而所谓波的能量,就是频率乘上一个叫做普郎特的常数(Planck's Constant ),既然跟频率有关,那好,频率的大小依次是Gamma 射线 ,X射线,紫外线,可见光,红外线,微波…而热辐射能量就介于紫外线与红外线之间,所以还算排行老三呢,但光是如此就让你在7月中午的太阳下站不住五分钟了吧!其实您还得感谢地球上有大气层,空气和水分子,这些介质帮我们吸收掉了不少能量呢!好,咱们再回到主题,既然不需要介质,那就得靠物体与物体表面的热吸收性与放射性来决定热交换量的多寡.我们统称为物体表面的热辐射系数(Emissivity),其值介于0~1之间,是属于物体的表面特性,有一点儿像热传导系数(Conductivity) 都属于材料特性.(其实吸收性(率 )与放射性(率)是一样的,我稍后解释.严格来说,物体表面的热辐射特性有三种,分别是吸收率,反射率和穿透率.这三者加起来的值和为1,像是玻璃,它的能量穿透性很强,所以相对的吸收性与反射性便较弱).让我们看一下它的公式吧Q =e˙s˙F˙Δ(T4)Q 为物体表面热幅热的热交换量.我在这儿强调是热交换量而不是带走的热量.因为公式本身牵涉到两个表面在进行辐射热交换,当假设其中一个表面不存在时,则存在的表面便假设是与某一有限远的固定大气温度进行热交换.e 物体表面的热辐射系数(Emissivity),其值介于0~1之间,是属于物体的表面材料特性,这一部分当物质为金属且表面拋光如镜时,热辐射系数只有约0.02~0.05而已,而当金属表面一但作处理后(如表面阳极处理成各种颜色亦或喷漆,则热辐射系数值立刻提升至0.5以上 ,如下图所示当散热片表面处理成绿色后,热辐射系数值立刻由0.03提升至0.82.处理前处理后而塑料或非金属类的热辐射系数值大部份超过0.5以上,s是波次曼常数5.67*10-8 ,只是一个常数.F是里面最玄的一个,洋文叫做Exchange View Factor,中文应该说成是辐射热交换的视角关系,它其实是一个函数,一个跟两个表面所呈角度,面积,及热辐射系数有关的函数.非常复杂,笔者在此不敢再写下去,以免各位看官承受不住.Δ(T4)最后这个算是最好说的,但也最容易被一般刚入江湖的年轻人弄错的.它正确的写法如笔者框红线所示,是(Ta4- Tb4)而不是(Ta- Tb) 4,.这其中Ta是表面a的温度而Tb是表面b的温度。
空气冷却散热器的设计步骤
空气冷却散热器
TEL ：400-018-1846
空气冷却散热器的设计步骤
生产空气冷却散热器都有制定好的设计稿，稿件是技术员通过与客户协商制定，标准产品型号规格是固定的，但非标产品就不一样了，需要精细的计算测试才能投入生产。
应从经济和结构两方面进行考虑，经济上则指设计要兼顾设备投资和操作费用这两方面因素，使冷却单位工艺流体流量所花费的代价最低；结构上则要求空气冷却器的结构满足装置的总体设计要求，便于安装和操作。
一、依据设计条件和当地气候特点，确定最为适宜的空气冷却散热器结构形式。
由工艺流体和工艺过程的特点，参考经验总传热系数作为初值，估算所需换热面积大小，然后参考鼓风式或引风式空气冷却散热器的通用型号，初选空气冷却器的结构参数和设计参数。
二、计算空气冷却散热器的管内膜传热系数和压力降，若计算压力降超过允许值，则应调整管程数、管长或增加并联片数。
三、计算空气冷却散热器的总传热系数和传热温差（计算步骤参考空气冷却器的核算），并校核计算的面积余量能否满足设计要求，如果面积余量远小于要求值，增加并联片数或管排数。
一般不采用并联方式，如果采用串联须将热流分段处理，每段按独立的冷却器计算。
若面积余量与要求值相差不大，如果可以调整管程数来提高传热系数，则调整管程数；否则应增加管排数或调整其他参数，回到第2步重新计算。
四、计算管束的静压查和风机动压，然后计算风机的轴功率和电机功率。
风冷模块设计方案
风冷模块设计方案1. 引言风冷模块是一种用于散热的装置，通过利用风扇将空气引入散热模块，实现散热效果。
在现代电子设备中，由于高性能处理器和其他组件的发热量不断增加，散热成为了一个重要的问题。
本文将介绍一种风冷模块的设计方案，用于在电子设备中有效地进行散热。
2. 设计目标风冷模块的设计目标如下： - 提供有效的散热性能，使电子设备保持在安全的温度范围内工作。
- 减小体积和重量，便于集成到各种电子设备中。
- 低功耗，以减少对电子设备总体能耗的影响。
- 静音工作，以避免噪音对用户体验的影响。
3. 模块结构风冷模块主要由以下几个组件构成： 1. 散热器：散热器是整个风冷模块的核心组件，负责将电子设备产生的热量导出给空气。
散热器通常采用铝或铜等导热性能较好的金属材料制作，通过设计复杂的翅片结构增加散热面积，提高散热效果。
2. 风扇：风扇是将空气引入散热器的设备，通常被安装在散热器的一侧。
风扇的功率和转速可以根据散热需求进行调整，以提供适当的风量和风压。
3. 散热片：散热片是连接风扇和散热器的组件，通过散热片，风扇可以将空气引导到散热器的翅片上，增加散热效果。
4. 散热管：散热管是一种通过导热液体或气体传导热量的管道，它可以将散热器与电子设备之间的热量传输。
散热管通常由铜或铝制成，具有良好的导热性能。
5. 控制电路：控制电路负责监测散热模块的温度，并根据需要调整风扇的转速。
控制电路通常由微处理器和传感器组成，可以实现智能控制，提高散热效果和能耗效率。
4. 工作原理风冷模块的工作原理如下： 1. 当电子设备产生热量时，散热模块中的传感器会监测到温度的上升。
2. 控制电路会根据传感器的反馈信号，判断是否需要增加风扇的转速。
3. 如果温度超过设定的阈值，控制电路会增加风扇的转速，以提高散热效果。
4. 风扇通过散热片将空气引入散热器的翅片上，并将热量带走。
5. 散热器通过散热片和散热管将热量导出给空气。
风冷散热器之整体结构
散热片扣具的设计问题
1.扣具压力中心与处理器核心完全重合 2.扣具预紧压力大小适当 :散热片扣具都是有 一定预紧压力 .然而预紧压力的控制可不是随 随便便就能够做到的，涉及到散热片高度、 扣具安装定位以及尺寸等的精确设计。压力 过高，脆弱的CPU核心容易被压碎；压力过 低，长时间使用时散热片与CPU核心的接触 容易出现间隙 3.扣具的安装方式越简单越好
散热片与风扇的结合方式 送风方式
作为风冷散热器，其基本出发点就是通过风扇来主动散热。 而不管什么样的风扇其送风方式只有两种：吹风和吸风。这 两种方式的典型代表作就是电风扇和换气扇 吹风式： 风扇“吹”出的空气内部流动混乱（紊流）， 与散热片的热交换效率更高，且风压大，非常适合作为风冷 散热器的送风方式，但缺点则是气流扰动、鳍片振动较多， 相同风量下噪音较大 吸风式：吸风方式虽然气流平顺，容易获得较大的风量，且 噪音低、振动少，但热交换效率不高，多用于一些对静音需 求较高的场合，例如水冷系统的散热排等。虽然吸风式能够 克服吹风式所遇到的困难，但是面对自身热交换效率不高的 劣势是无能为力的。而密集的散热片设计使成本增加不少， 所以在工艺相同，造价相同的情况下，吸风式设计还是难以 与吹风式相匹敌的。但也不失为一种值得考虑的优秀的散热 解决方案。
散热片与风扇的结合方式 偏置式
其实就是把风扇横向放置在散热 片顶部，这样其风力就能垂直向 下吹到散热片上面 偏置式散热器大都采用了涡轮风 扇，所以又把它叫做“涡轮式” 或“龙卷风式”。他的主要优点 就是能够消除传统的顶置式风扇 所带来的风力盲区，而且涡轮风 扇风力分布均匀，以较低的风扇 转速能够产生更大风量，有效的 控制了噪音，同时达到了优越的 散热效果。不过缺点就是风速比 较低，所以散热速度较慢
服务器风冷式高效散热装置
服务器风冷式高效散热装置在现代社会中，服务器扮演着极为重要的角色。
无论是企业、学校还是个人，都离不开服务器来处理数据和存储信息。
然而，服务器在运行过程中会产生大量的热量，如果不能有效地散热，就可能导致服务器的过热、性能下降甚至损坏，给工作和生活带来严重影响。
因此，设计一种高效的散热装置就成为了保证服务器稳定运行的关键。
风冷式散热装置是一种目前广泛应用的散热方式。
它通过利用风来吹拂服务器内部的散热器，将热量带走，从而实现散热的目的。
相对于其他散热方式，风冷式散热装置具有以下几个优势：首先，风冷式散热装置相对简单，易于安装和维护。
它只需要在服务器设计中加入散热器和风扇等设备，而无需额外的复杂管道或液冷系统。
这降低了系统的复杂性，使得散热装置更加稳定可靠。
其次，风冷式散热装置具有较低的成本。
相比于液冷系统等，风冷式散热装置的制造成本和运行成本都相对较低。
这使得它成为广大企业、学校和个人用户的首选。
此外，风冷式散热装置还具有良好的散热效果。
现代的服务器在设计上已经对散热做了很多考虑，因此在风冷式散热装置的作用下，可以迅速将服务器产生的热量散发出去，保证服务器的稳定运行。
而且，风冷式散热装置能够根据温度变化调节风扇的转速，从而达到更好的散热效果。
另外，风冷式散热装置的散热效果受环境影响较小。
相比于水和其他液体在不同温度下的物理特性变化，风的流动受温度影响较小。
这也就意味着，在不同的环境下，风冷式散热装置的散热效果相对稳定，能够更好地适应各种工作环境。
尽管风冷式散热装置具有许多优势，但也存在一些问题。
首先，风冷式散热装置会产生噪音。
由于风冷式散热装置需要通过风扇来产生气流，因此会产生一定的噪音。
这对于一些对噪音敏感的环境可能会带来一些困扰。
其次，风冷式散热装置对于服务器的布局有一定的要求。
由于服务器内的空间有限，风冷式散热装置需要合理布局，以确保每个部件都能得到充分的散热。
否则，可能会导致某一部分热量无法及时散发，从而影响服务器的稳定运行。
【精品】风冷散热设计专题00671
风冷散热设计专题风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的,因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环,便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的,从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制.使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度）。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用!因为无法同空气进行完全的流通,散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看,风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是,风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据.转速越快，风就越强,简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承,滚珠轴承比含油轴承好,声音小、寿命长.但是滚珠轴承的设计比较难,其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的,因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中,滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转.强迫风冷设计当自然风冷不能解决问题时,需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。
散热设计
散热设计SECTION 1: 大功率器件的散热设计电子技术不断发展,大功率器件发热功耗越来越大、热流密度不断增加。
产品散热设计对产品可靠性有着至关重要影响。
要对大功率器件进行良好散热设计,首先要了解功率器件热性能指标,然后选择合适散热方式,正确风道设计以及对散热器进行必要优化分析，最后规范、正确安装散热器使器件达到最佳散热效果。
1、器件热性能参数器件厂家会提供器件焊接温度、封装形式、工作温度范围、器件结点温度限制、内部热阻等信息，这是参数是进行散热设计基础和前提。
下面对一些常用热参数逐一说明：TDP—器件热耗散功耗，单位W（瓦），表示器件实际发热量大小Tc--器件壳体温度，单位℃Tj--结点温度，单位℃。
结点温度提高，半导体器件性能将会下降。
结点温度超过最大限制，器件寿命极度下降烧毁。
这是进行热设计关注焦点。
Ta--环境温度，单位℃Rja--结点到环境热阻，单位℃/WRjc--结点到器件壳热阻，单位℃/W归根到底，热设计主要任务是要满足： Tj< Tj(max)并留有适当余量（通常要保证有10%以上余量）。
Tj(max)=P* Rjc+ Tc(max)Tc(max)即器件表面最高温度，很显然散热设计越成功，Tc(max)就会越低。
2、散热方式选择系统散热方式选择应充分考虑系统发热功耗，温度/体积/重量要求，防护等级，散热装置可操作性，价格等诸多因素，最终选择最适合自己产品、有效散热方式。
散热主要分为：自然散热、强迫风冷。
液体冷却等。
目前普遍采用散热方式仍然是风冷。
下表反映了不同散热方式状况下热流密度与温升关系。
自然散热：空气自然对流将热量带到周围空间。
这种散热方式可以用发热功率不大，重量，温度等要求不高场合。
优点：结构简单、无噪音、价格低廉。
强迫风冷：发热功耗大器件，选用强迫风冷是很必要，尤其配合一些高效能散热器可以达到理想散热效果。
强迫风冷换热效率高，一般是自然散热方式数倍。
优点：散热效率高，产品重量可被大幅度降低。
风冷散热器研究设计
风冷散热器研究设计前言所谓风冷散热器，其散热原理即通过与发热物体（一般为CPU、GPU等半导体芯片）紧密接触的金属散热片，将发热物体产生的热量传导至具有更大热容量与散热面积的散热片上，再利用风扇的导流作用令空气快速通过散热片表面，加快散热片与空气之间的热对流，即强制对流散热。
风冷散热器分解图：一款优秀的风冷散热器必须具备三个条件：1、采用做工精良，设计合理。
材料合适的散热片。
2、配有性能强劲，工作稳定，长寿命的风扇。
3、以及出色的整体结构与安装设计。
然而要设计出一款优良的散热片，我们就必须对热力学、散热器的部件及其结构有所了解，那么我们就将风冷散热器的讲解分为热力学、散热片、风扇、扣具结构等几个部分，及其风冷散热器的各项指标以及现行技术进行浅要的分析与介绍。
第一章热力学基本知识首先来说说相关的热力学方面：物理学认为，热主要通过三种途径来传递，它们分别是热传导、热对流、热辐射。
为了保证良好的散热器性能，就要已符合上述三种途径的要求来设计产品，于是在材料的热传导率、比热值；散热器整体的热阻、风阻；风扇的风量、风压等等方面都提出了要求。
热传导定义：通过物体的直接接触，热从温度高的部位传到温度低的部位。
热能的传递速度和能力取决于：1.物质的性质。
有的物质导热性能差，如棉絮，有的物质导热性能强，如钢铁。
这样就有了采用不同材质的散热器，铝、铜、银。
它们的散热性能依次递增，价钱当然也就成正比。
2.物体之间的温度差。
热是从温度高的部位传向温度低的部位，温差越大热的传导越快。
热传导是散热的最主要方式，也是散热技术需要解决的核心问题之一。
所以我们通常都能看到，几乎所有散热在与CPU相接触的部分都采用热传导性能良好的材料。
许多厂商都在于CPU接触的部分采用塞铜柱或铜片的工艺，就是为了将热量尽快传导出来。
热对流热通过流动介质（气体或液体）将热量由空间中的一处传到另一处，即由受热物质微粒的流动来传播热能的现象。
根据流动介质的不同，可分为气体对流和液体对流。
风冷课程设计
风冷课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握风冷技术的基本原理和应用，了解风冷系统的设计和优化方法，培养学生对热力工程的兴趣和热情。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解风冷技术的基本原理；（2）掌握风冷系统的组成部分及作用；（3）了解风冷系统的设计和优化方法。
2.技能目标：（1）能够分析风冷系统的性能；（2）能够运用所学知识对风冷系统进行设计和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对热力工程的兴趣；（2）培养学生团结协作、勇于创新的精神。
二、教学内容1.风冷技术的基本原理；2.风冷系统的组成部分及作用；3.风冷系统的设计和优化方法；4.风冷技术在实际工程中的应用案例。
三、教学方法1.讲授法：讲解风冷技术的基本原理、风冷系统的组成部分及作用；2.案例分析法：分析风冷系统的设计和优化方法，结合实际工程案例；3.讨论法：分组讨论风冷技术的应用和未来发展；4.实验法：安排课后实验，让学生动手操作，加深对风冷技术的理解。
四、教学资源1.教材：选用国内知名出版社出版的《热力工程》教材；2.参考书：推荐学生阅读《风冷技术手册》等相关书籍；3.多媒体资料：制作课件、动画等，直观展示风冷系统的工作原理；4.实验设备：准备风冷实验装置，让学生亲身体验风冷技术。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用多元化的评估方式，包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，记录学生的表现，占总成绩的30%；2.作业：布置相应的作业，检查学生的理解和应用能力，占总成绩的20%；3.考试：安排期末考试，测试学生对知识的掌握和运用能力，占总成绩的50%；4.实验报告：对实验过程和结果进行汇报，评估学生的实践能力，占总成绩的10%。
六、教学安排1.教学进度：按照教材的章节顺序，合理安排每一节课的教学内容；2.教学时间：确保课堂时间充分利用，避免拖堂，保证学生有充足的思考和练习时间；3.教学地点：选择适宜的教室进行授课，确保教学环境的舒适和安静；4.课后辅导：安排课后时间，为学生提供答疑和辅导服务，帮助学生巩固知识。
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风冷散热设计专题风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。
使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。
转速越快，风就越强，简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。
但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。
强迫风冷设计当自然风冷不能解决问题时，需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。
强迫风冷是利用风机进行鼓风或抽风，提高设备的空气流动速度，达到散热目的。
强迫风冷在中大功率的电子设备中应用广泛，因为它具有比自然风冷多几倍的热转移能力。
与其他形势强迫风冷比较有结构简单，费用低，维护简便等优点。
整机强迫风冷有两种形式：鼓风冷却和抽风冷却。
鼓风冷却特点是风压大，风量集中。
适用于单元内热量分布不均匀，风阻较大而元器件较多的情况。
当单元内风阻较大，需要单独冷却的元件和热敏元件较多，且各单元间热损相差有较大时，建议用凤管冷却，以便控制各单元风量的需要。
当旨在机柜底层具有风阻较大元件，中上层五热敏元件的情况下，建议用无风管形式来降低成本。
抽风冷却特点是风量大，风压小，风量分布比较均匀，在强迫风冷中应用更广泛。
他也可分为有管道和无管道两种情况。
对无管道的机框抽风，整个机框相当于一个大风管，要求机柜四周密封好，侧壁也不应开空，只允许有进出风口，考虑热空气上升，抽风机常装在机框上部或顶部，出风口面对大气，进风口装在机柜底部，这种无管道风冷方式常用于机柜内各元件冷却表面风阻较小的设备。
对于在气流上升部位又热敏元件或不耐热元件则要必须用风管使气流弊开，并沿需要的方向流动，其进风口通常在机框侧面，出风口在机柜顶部。
对某些发热较大的功率管，整流管等器件可以单独风冷或用管道风冷。
由于在强迫风冷时灰尘，油雾，水蒸气和烟等会被气流带进设备而滋生内部污染，以及如何提高制冷效果等，因此，在进行强迫风冷设计时，应遵循以下基本要求；1.强迫空气的流动方向应于自然对流空气的流动方向尽量一致。
2.在气流通道上，应尽量减小阻力，并避免大型元器件阻塞奇六。
要将气流合理分配给给单元和元器件。
使所有元器件，部件都能顺利冷却，并使其谏缘陀诙疃ㄎ露认鹿ぷ鳎衫梅至髌偷髡蛊髦苯恿鞴仍?3.要合理排列元器件，应尽可能把不发热与发热小的和耐热性能低的及热敏的元件排在冷空气的上游（靠近进风口），其余元件尽量按他们的温度高低以递增的顺序排列，对那些发热量大而导热性差的器件必须暴露在冷却空气中，必要时进行单独冷却。
4.在不影响电性能的前提下，将发热量大的元器件集中在一起排列，并与其他元器件热绝缘，这样可以减少风量，风压，而减少风机功率。
5.赠机通风系统的近出风口应尽量远离，要避免气流短路，且入口空气温度与出口温度之差一般不要超过14度。
6.用于冷却电子设备内部元器件的空气，必须经过过滤，要安装防尘口。
7.在湿热环境下，为避免潮湿空气对元器件直接影响，可采用空芯印制板组装结构。
8.为保证通风系统安全可靠工作，必要时要在冷却系统中社控制保护装置。
9.应尽量减少强迫风冷系统的气流噪声和风机的噪声。
10.通风孔应满足电磁兼容性及安全性要求。
11.在一些大型电子设备中为提高电子线路对电磁干扰的屏蔽能力常将多块印制板在一个用金属板构成的密封小盒内，让元件产生的热量通过盒内的对流，传导，和辐射传给盒壁，再有盒壁传给冷却空气把热量散掉。
12.当机柜或机箱内有多块印制板平行排列时，印制板的间距不宜相差太大，否则，气流将直接从间距大的地方流过，而降低对其印制板的冷却效果。
13.再强迫风冷冷却的设计中，正确选择风机很重要。
风机有离心式和轴流式，其中离心式风机特点是风压高，风量集中，风量小；轴流式风机是风压小，风量大。
选择风机时要根据空气流量，风压大小，风道的阻力特性，体积，重量和噪声等等进行综合分析。
有关强迫风冷方面的一些看法：1、风机的先择：选择风机时，应考虑的因素包括：风量，风压，效率，空气流速，系统或风道的阻力特性，应用环境条件，噪声，以及体积，重量等，其中风量和风压是主要参数，要求风量大，风压低的设备，尽量采用軸流式风机，(反之，则选用离心式风机)；所选风机的风量或风压不能满足要求时，可以采用串联或并联的方式来满足要求。
2、风机的安装：A, 外壳进风孔（或出风孔）的总面积要不小于风机总的通风面积；B, 风机不论是抽风还是鼓风，安装时都最好不要直接贴装在开孔的钣金上；3、风道的设计：风道要短而直，拐弯要少；在结构尺寸不受影响时，增大风道面积可减小压力损失，同时可降低风机的噪声；当风道进口需要安装防尘时，在防尘的效果和流体阻力之间要权衡；元件应按叉排列方式，这样可以提高气流的紊流程度，增强散热能力。
风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø设计要点ü 机柜的后门(面板)不须开通风口。
ü 底部或侧面不能漏风。
ü 应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。
ü 机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。
ü 对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。
对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。
风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø设计案例风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø典型的自然冷机柜风道结构形式风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø设计要点ü 如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源.ü 如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。
ü 如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流入散热器。
ü 进风口的结构设计原则：一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要考虑防尘，需综合考虑二者的影响。
ü 风道的设计原则风道尽可能短，缩短管道长度可以降低风道阻力；尽可能采用直的锥形风道，直管加工容易，局部阻力小；风道的截面尺寸和出口形状，风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截面形状可为园形，也可以是正方形或长方形；风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø典型结构风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø电源系统典型的风道结构-吹风方式风路设计方法热设计的基础理论v 自然对流换热Ø大空间的自然对流换热Nu=C(Gr.Pr)n.定性温度：tm=(tf+tw)/2定型尺寸按及指数按下表选取散热器的设计方法v 散热器冷却方式的判据Ø对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。
Ø对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。
v 散热器强迫风冷方式的判据Ø对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
Ø对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
散热器的设计方法v 散热器设计的步骤通常散热器的设计分为三步1:根据相关约束条件设计处轮廓图。
2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。
3:进行校核计算。
散热器的设计方法v 自然冷却散热器的设计方法Ø考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距。
Ø自然冷却散热器表面的换热能力较弱，在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响，所以建议散热齿表面不加波纹齿。
Ø自然对流的散热器表面一般采用发黑处理，以增大散热表面的辐射系数，强化辐射换热。
Ø由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击，建议大于5mm以上。
散热器的设计方法v 强迫冷却散热器的设计方法Ø在散热器表面加波纹齿，波纹齿的深度一般应小于0.5mm。
Ø增加散热器的齿片数。
目前国际上先进的挤压设备及工艺已能够达到23的高宽比，国内目前高宽比最大只能达到8。
对能够提供足够的集中风冷的场合，建议采用低温真空钎焊成型的冷板，其齿间距最小可到2mm。
Ø采用针状齿的设计方式，增加流体的扰动，提高散热齿间的对流换热系数。
Ø当风速大于1m/s(200CFM)时，可完全忽略浮升力对表面换热的影响。
散热器的设计方法v 在一定冷却条件下，所需散热器的体积热阻大小的选取方法散热器的设计方法v 在一定的冷却体积及流向长度下，确定散热器齿片最佳间距的大小的方法散热器的设计方法v 不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率比较散热器的设计方法v 散热器的相似准则数及其应用方法v 机箱的热设计计算Ø密封机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔTØ对通风机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+1000uAΔTØ对强迫通风机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+ 1000QfΔT热设计的计算方法热设计的计算方法v 自然冷却时进风口面积的计算在机柜的前面板上开各种形式的通风孔或百叶窗，以增加空气对流，进风口的面积大小按下式计算： Sin=Q/(7.4×10-5 H×Δt 1.5)s-通风口面积的大小，cm2Q-机柜内总的散热量，WH-机柜的高度，cm，约模块高度的1.5-1.8倍，Δt=t2-t1－内部空气t2与外部空气温度t1 之差，℃出风口面积为进风口面积的1.5-2倍热设计的计算方法v 强迫风冷出风口面积的计算Ø模块有风扇端的通风面积:Sfan=0.785(φin2－φhub2)无风扇端的通风面积S=(1.1-1.5) SfanØ系统在后面板(后门)上与模块层对应的位置开通风口，通风口的面积大小应为：S＝(1.5-2.0)(N×S模块)N---每层模块的总数S模块---每一个模块的进风面积v 实际冷却风量的计算方法q`=Q/(0.335△T)q`---实际所需的风量，M3/hQ----散热量，W△T-- 空气的温升，℃，一般为10－15℃。