电子产品散热中的“烟囱效应”

电子产品散热中的“烟囱效应”

在做一些无风扇产品设计的时候经常会听到一个词汇“烟囱效应”，很多**希望发挥“烟囱效应”的作用来增强电子产品的散热。将建筑排烟的原理应用于电子产品的散热不失是一个聪明的做法。但仔细分析起来此效应与彼效应又不尽相同。

对于“烟囱效应”的定义普遍的说法是指空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降，造成空气加强对流的现象。因此从结果上讲，“烟囱效应”的作用是为了增强对流。不过建筑物利用强化对流来排烟/风，而电子产品利用强化对流来散热。

从成因上讲，有人解释为是热空气的上升，冷空气的下降，即密度差的推动产生了“烟囱效应”。这种说法其实只讲出了“烟囱效应”的一部分成因。

画一个烟囱来分析一下，如下图。

气流在烟囱中的流动可归为管道流动，应该遵循伯努利方程，即

或

方程中包含3项：静压项，重力势项和动能或称动压项。

前面提到的密度差的推动体现在重力势一项，在出口处空气密度大，垂直高度大，所以烟囱的出口处重力势大于入口处，这是“烟囱效应”产生的第一推动力。

另一方面，我们看到的烟囱往往高高矗立，那么在烟囱出口端通常或强或弱的受到空气流动（风）的影响，所以出口处得气流速度比较高。而入口端通常连接室内，空气流动较弱，也就是下图中的v2大于v1，这使得烟囱出口处的动压大于入口处的动压，这是“烟囱效应”产生的第二推动力。

综合两方面原因，气流在烟囱出口处的重力势和动能都大于入口处，导致入口处的静压要强于出口处的静压，受静压的推动，气流从烟囱底部流向顶部，产生了强化对流的效果。

对于自然对流散热的电子产品，我们通常能做到的是将风道设计为有一些垂直高度，这其实只利用了重力势的推动力，而无法利用到动压的推动力。这就是此效应（电子产品散热的烟囱效应）与彼效应（真实烟囱的效应）的差别。此效应其实并非完整意义上的“烟囱效应”。

当然也有完整意义的在电子产品散热中应用，如爱立信推出的管塔基站，其将基站置于一个高高的管塔内部，管塔产生的烟囱效应增强了内部的对流，从而为内部的基站散热。