工業(yè)散熱器的結(jié)構(gòu)組成為散熱排管、進出總管、框架。
其中,散熱排管由散熱管束組成,散熱管由基管和翅片組成。散熱管質(zhì)量決定換熱效果,散熱管排列方式影響空氣阻力,散熱管安裝方式?jīng)Q定承受溫差(熱脹冷縮)能力。
常用散熱排管安裝方式:框架固定式(SRZ型、SRL型、S型)、框架支撐式(GL型、U型)。
其中,框架固定式,散熱管直接焊接到框架箱盒,結(jié)果簡單,一般用于180℃以下熱媒或冷媒;框架支撐式,散熱管穿過框架多孔板,與連通管(或彎頭)焊接,一般用于180℃以上熱媒。
常用散熱管類型:鋼制散熱管(鋼管繞鋼翅片、熱鍍鋅處理)、鋼鋁復合散熱管(鋼管軋鋁翅片)、銅制散熱管(銅管繞銅翅片、搪錫處理)、銅鋁復合散熱管(銅管軋鋁翅片)、不銹鋼散熱管(不銹鋼管繞不銹鋼翅片、高頻焊)。
其中,鋼制散熱管,熱鍍鋅是關鍵,可以填充縫隙、穩(wěn)固翅片、傳熱、防腐;銅制散熱管,搪錫是關鍵。
烘干散熱器選型參數(shù):熱媒(蒸汽、熱水)、熱風、物料。
其中:蒸汽(壓力、溫度),熱水(進水溫度、出水溫度、流量),熱風(流量、進風溫度、濕度(含水量)、出風溫度、空氣阻力),物料(耗熱量、蒸發(fā)水量)
保溫散熱器選型參數(shù):熱媒(蒸汽、熱水)、空間、地域、保溫。
其中:蒸汽(壓力、溫度),熱水(進水溫度、出水溫度、流量),空間(長、寬、高)。
計算機部件中大量使用集成電路。眾所周知,高溫是集成電路的大敵。高溫不但會導致系統(tǒng)運行不穩(wěn),使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。導致高溫的熱量不是來自計算機外,而是計算機內(nèi)部,或者說是集成電路內(nèi)部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然后發(fā)散到機箱內(nèi)或者機箱外,計算機部件的溫度正常。多數(shù)散熱器通過和發(fā)熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各種方法將熱量傳遞到遠處,比如機箱內(nèi)的空氣中,然后機箱將這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。 散熱器的種類非常多,CPU、顯卡、主板芯片組、硬盤、機箱、電源甚至光驅(qū)和內(nèi)存都會需要散熱器,這些不同的散熱器是不能混用的,而其中常接觸的就是CPU的散熱器。依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將電腦的散熱器分為主動散熱和被動散熱。前者常見的是風冷散熱器,而后者常見的就是散熱片。進一步細分散熱方式,可以分為風冷,熱管,液冷,半導體制冷,壓縮機制冷等等。
實際上,任何類型的散熱器基本上都會同時使用以上三種熱傳遞方式,只是側(cè)不同罷了。比如普通的CPU散熱器,CPU散熱片與CPU表面直接接觸,CPU表面的熱量通過熱傳導傳遞給CPU散熱片;散熱風扇產(chǎn)生氣流通過熱對流將CPU散熱片表面的熱量帶走;而機箱內(nèi)空氣的流動也是通過熱對流將 CPU 散熱片周圍空氣的熱量帶走,直到機箱外;同時所有溫度高的部分會對周圍溫度低的部分發(fā)生熱輻射。
熱管是一種具有導熱性能的傳熱元件,它通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量,它利用毛吸作用等流體原理,起到類似冰箱壓縮機制冷的效果。具有的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點,并且由熱管組成的換熱器具有傳熱、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點。由于其特殊的傳熱特性,因而可控制管壁溫度,避免露點腐蝕。
當熱量傳到散熱器的頂部后,就需要盡快地將傳來的熱量散發(fā)到周邊環(huán)境中去,對風冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進行熱交換。這時,熱量是在兩種不同介質(zhì)間傳遞,所依循的公式為Q=α X A X ΔT,其中ΔT為兩種介質(zhì)間的溫差,即散熱器與周圍環(huán)境空氣的溫度差;而α為流體的導熱系數(shù),在散熱片材質(zhì)和空氣成分確定后,它就是一個固定值;其中重要的A是散熱片和空氣的接觸面積,在其他條件不變的前提下,如散熱器的體積一般都會有所限制,機箱內(nèi)的空間有限,過大會加大安裝的難度,而通過改變散熱器的形狀,增大其與空氣的接觸面積,增加熱交換面積,是提高散熱效率的有效手段。要實現(xiàn)這一點,一般通過用鰭片式設計輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。
純鋁散熱器是早期為常見的散熱器,其制造工藝簡單,成本低,純鋁散熱器仍然占據(jù)著相當一部分市場。為增加其鰭片的散熱面積,純鋁散熱器常用的加工手段是鋁擠壓技術(shù),而評價一款純鋁散熱器的主要指標是散熱器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度,F(xiàn)in是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin 比越大意味著散熱器的有效散熱面積越大,代表鋁擠壓技術(shù)越。
銅的熱傳導系數(shù)是鋁的1.69倍,所以在其他條件相同的前提下,純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質(zhì)地是個問題,很多“純銅散熱器”其實并非是真正的的銅。在銅的列表中,含銅量超過99%的被稱為無酸素銅,下一個檔次的銅為含銅量為85%以下的丹銅。針對13年市場上大多數(shù)的純銅散熱器的含銅量都介于兩者之間。而一些劣質(zhì)純銅散熱器的含銅量甚至連85%都不到,雖然成本很低,但其熱傳導能力大大降低,影響了散熱性。此外,銅也有明顯的缺點,成本高,加工難,散熱器質(zhì)量太大都阻礙了全銅散熱片的應用;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 )等問題。
扦焊是采用熔點比母材熔點低的金屬材料作為焊料,在低于母材熔點而焊料熔點的溫度下,利用液態(tài)焊料潤濕母材,填充接頭間隙,然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有:材料前處理、組裝、加熱焊接、冷卻、后處理等。常用的扦焊方式是錫扦焊,鋁表面在空氣中會形成一層非常穩(wěn)定的氧化層(AL2O3),使銅鋁焊接難度較高,這是阻礙焊接的大因素。要將其去除或采用化學方法將其去除后并電鍍一層鎳或其它容易焊接的金屬,這樣銅鋁才能順利焊接在一起。
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