我设计的散热器说明

一．绪论

1.电脑散热系统的发展现状

目前所有的散热器都以热传导、热对流为主要方式进行散热。根据热传导、热对流手段的不同，可以将散热器产品分为主动与被动两种方式。主动的含义是，有与发热体无关的能源参与进行强制散热，比如风扇、液冷中的水泵，相变制冷中的压缩机，这些散热手段的普遍特点是效率高，但同时也需要其它能源的辅助。与之相反，被动的意思就好理解了，就是仅依靠发热体或散热片的自行发散来进行降温。

目前的主动散热产品类型包括有：风冷、液冷、干冰、液氮与压缩机制冷等。由于风冷散热是设计的主流，所以在这里只简单的介绍风散热冷技术。

由于成本低廉，风冷散热是最常见的散热技术。其制造相对简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装简单等优点。一个高风量的风扇＋高导热效率材料的散热片就可以组成一个性能不错的CPU风冷散热器。

传统风冷散热器的基本结构，分为风扇、扣具、散热片（鳍片部分）、散热片（底板部分）这四大部分。

其次是水冷，但是在普通的用户中并不常见，在这里不加以赘述。

2.现有散热系统的缺陷

①噪声太大，低频率的噪声会使人精神低糜，情绪低落。

②现在的散热系统全部有风扇来进行主动强制制冷，所以即使我们的电脑放在很干净的地方，如果我们打开主机箱就会惊人的发现：在风扇上、主板上以及

机箱内的各个元件上都会沾满灰尘。更有甚者，灰尘聚集在电路板上，还可能造成电路短路，进而还可能会烧毁板卡。相信电脑速度变慢在这个计算机普及的时代是大多数用户都有过的体验。由于电脑构造的复杂，其变慢原因，当然也是多可能性的，可能是由于系统，软件冲突不稳定所造成；亦或是电脑病毒及硬件损坏所带来的侵害。然而，若是排除了以上这几大原因后，玩家们的电脑还依旧是慢如蜗牛，那可得仔细的看下面的文章了。下面所说的往往是玩家（特别是电脑新手们）最易忽略的另一个重要细节。下面，我们就来看看这个大家容易忽略的电脑速度杀手吧。

打开机箱，相信玩家们也会觉得吃惊，我们的电脑一直都摆放在干净整洁的地方，怎么还会有这么多的灰尘呢？其实，即使周围的环境看起来似乎是一尘不染，可置于其中的主机还是会和我们想象的截然不同。许多玩家们在开箱清理的时候都会为里面的“内容”而感到吃惊。

那又是怎样造成这种情形的呢？其实，原因主要有两个：一个是配件的冷却风扇，无论是CPU，显卡，电源亦或是机箱风扇都会不断的从外界吸入气体，形成循环以降低热量。机箱风扇或是散热孔从外部吸入了冷空气，这样空气中的灰尘微粒，毛发等东西都被一起吸了进来，在机箱内部循环后堆积在了机箱中的不同地方。第二则是静电，风扇吸进来的灰尘会被机箱内部的电子设备产生的静电所吸附。因此，可以看见电路元件及风扇周围都吸附了大量的灰尘。

这样，灰尘聚集在主板，cpu风扇或是电源里时，便导致了机箱内的元件散热不良，温度过高，主板上的电容及cpu得不到好的散热，久而久之，产生的热量会使得电容内部压力过大，电容变得很不稳定，从而会使cpu供电电压不稳，产生了速度变慢甚至蓝屏死机等现象。更有甚者，灰尘聚集在电路板上，还可能造成电路短路，进而还可能会烧毁板卡。

②维护麻烦。

④耗电量大，浪费电力资源。

二．我的散热系统2.1我的散热系统总效果图

说明：我的设计主要分为3个部分，第一部分是半导体制冷。将半导体制冷器的冷端贴在CPU上（应该可以用导热硅脂粘连），然后在半导体制冷器的冷端和CPU接触处涂上隔热涂层，以防止制冷过程中产生水汽，使电脑短路。第二部分是热管导热。CPU上用2根直径为5mm的热管将热量传导至散热片，主机箱上用1根热管，电源箱上用3根，将热量传送至散热片。第三部分是散热终端，选用铜制的散热鳍片，通过特殊设计的风扇和风道将热量散发。

2.2半导体制冷部分说明

在本节，我主要介绍使CPU快速降温的办法，传统的制冷系统主要是利用导热体将CPU的热量传导出去，但是金属器材体积大，被动的传导热量，而我使用半导体制冷器来主动降低cpu的温度。

半导体制冷器也叫温差电制冷器，是直接用电能来制冷的，这样和一般的机械制冷方式比起来有许多优点：它没有运动部件，无液气工作介质，所以无噪声，也不污染环境，而且启动时间短，体积小，重量轻，制冷参数不受空间方向以及重力影响，寿命长，可靠性高等。虽然它的制冷温度比不上传统的机械制冷，但是应用于电脑CPU的冷却已经绰绰有余。半导体制冷器的尺寸小，可以做成与cpu相等的大小，附在cpu上，在大的机械过载条件下，能够正常地工作，通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率，且易于控制。

①.制冷原理③：半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖冷效应，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当两种不同的导体A 和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关，即：Qab=Iπab

πab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数，单位为[V], πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以πab=－πab

帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度，其数值可以由赛贝克系数αab[V.K-1]和接头处的绝对温度T[K]得出

πab=αabT与塞贝克效应相，帕尔帖系也具有加和性，即：

Qac=Qab+Qbc=(πab+πbc)I

因此绝对帕尔帖系数有πab=πa－πb

金属材料的帕尔帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。

②.设计计算④：由帕尔帖冷效应可知，在单位时间内，电偶臂接头处吸收的热量Qp与电流I成正比，即

Qp=（阿尔法p-阿尔法n）I Tc (1-1) 式中阿尔法p、阿尔法n为p型和n型半导体的温差电动势系数；

Tc为冷端温度。

当冷端温度恒定时，如果不考虑外部漏热，则Qp至少等于器件的热负载Qc’和热端沿电藕臂传导的热量Qh之和，即

Qp=Qc’+Qh

(1-2)

式中Qh由两个热源构成。

热端经电藕臂向冷端传导的热量Qt,即

Qt=K（Th-Tc）(1-3) 式中Th、Tc为热端和冷端温度；

K为电藕臂的总传热率，它为

K=kn An/ln +kp Ap/lp