电脑散热器中的科学原理

来源 :物理教学探讨 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wang_fly
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  大家都知道,热的传递方式有三种:传导、对流和辐射。一般散热器都会同时有以上三种热传递方式,只是侧重有所不同。
  在电脑主机里面的中央处理器、以及显示卡等,面积不到2cm2,但功耗却达到几十瓦,如果不能及时将热量散发,将出出现温度过高烧坏元器件的可能。所以必须有一个控制度温的器件,那就是散热器。从散热的方式上来看大至有这么一些产品。
  
  图1是早期的产品,它的散热片是黑色的,它的散热方式主要是靠与空气的传导方式和热的辐射方式进行散热,把CPU中心的热能通过铝片传给空气,在散热器的上面分散有许多片状的涂成黑色的铝片,不但能够增加表面积,而且黑色物体的散热能力较强,能尽快地散热。
  
  图2所示的散热器,在前面的基础上加了一个风扇,目的是为了加快空气的流动速度,让热更快地从中心传导到铝片的各个叶片上,然后以对流的方式使热传到空气中。从而降低蕊片的温度。
  
  图3是一个显示卡的热管散热器示意图,其工作原理如图4所示。热管散热器一般是中空的圆柱形,其中装有易蒸发的液体。热管中始终保持真空状态,其中液体的温度与环境温度相近。当热量被挥发层(由易于蒸发的液体组成,液体蒸发会吸收热量)吸收后,液体就迅速被加热到沸点产生蒸汽,蒸汽上升到冷却层,(气体液化的时候会放热)当热量被释放后,蒸汽重新凝结成液滴,由于受到重力或者其他内力的作用,液滴重新回到挥发层,继续被蒸发,然后被冷却,这就形成一个周而复始的循环,推动这一循环的就是热源。散热器加上这一功能能使蕊片的温度能迅速的扩散到散热片上,再扩散到空气中达到降温的作用。
  
  还有一种不太常用的水冷式散热器如图5所示,它主要由ABC三个部份组成,B是放在电脑蕊片上的散热器,A是把热量扩散到空气中的散热器,C是使管道内水不断循环的一个动力装置。在所有的物质之中,水的比热最大,在密闭的管道内,水把B的热能(B的温度较高,通过传导的方式把热量传到水中)带到A(A的温度比水的温度低一些,水中的热量通过传导的方式传到A的散热片上),由A把热量以传导、对流、辐射的方式传到空气中,管道的中水通过A放热后,再次由水泵带到B进行再次吸热,如此形成一个散热循环。
  总结以上的几种散热方式,都利用了热的传导、辐射、对流的三种方式进行,实际中根据环境综合运用热传递的各种方式,就能达到最佳的散热效果。
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