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散熱器是熱水(或蒸汽)采暖系統(tǒng)中重要的、基本的組成部件。熱水在散熱器內降溫(或蒸汽在散熱器內凝結)向室內供熱,達到采暖的目的。散熱器的金屬耗量和造價在采暖系統(tǒng)中占有相當大的比例,因此,散熱器的正確選用涉及系統(tǒng)的經濟指標和運行效果。以下是散熱器的幾大性能指標:
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熱傳導率
定義:熱傳導率也稱為導熱系數,是衡量散熱器材料傳導熱量能力的物理量。它表示在單位溫度梯度下,單位時間內通過單位面積的熱量。導熱系數越高,材料傳導熱量就越容易,散熱器的散熱效率也就越高。例如,銅的導熱系數約為 385 - 401W/(m?K),鋁的導熱系數約為 200 - 237W/(m?K),這意味著銅在傳導熱量方面比鋁更具優(yōu)勢。
影響因素:散熱器材料的種類是影響熱傳導率的關鍵因素。除了銅和鋁,還有一些復合材料和新型材料也用于散熱器,它們的導熱系數因成分和結構而異。此外,材料的純度、內部晶體結構和加工工藝等也會對熱傳導率產生一定的影響。例如,高純度的銅材其導熱性能會更好,而經過特殊熱處理的鋁合金可以優(yōu)化其內部晶體結構,從而提高熱傳導率。
散熱面積
定義:散熱面積是指散熱器與周圍空氣接觸,用于散熱的總面積。較大的散熱面積能夠增加散熱器與空氣之間的熱交換,從而提高散熱效率。例如,在 CPU 散熱器中,鰭片的設計就是為了增加散熱面積。鰭片通常是薄片狀結構,數量眾多,它們大大增加了散熱器與空氣接觸的面積。
影響因素:散熱器的形狀、尺寸和結構設計決定了其散熱面積。例如,平板式散熱器的散熱面積主要取決于其長、寬尺寸;而對于帶有鰭片的散熱器,除了基板面積外,鰭片的高度、厚度、數量和間距等因素都會影響散熱面積。合理的鰭片設計可以在有限的空間內實現較大的散熱面積,但鰭片間距過小可能會影響空氣流動,降低散熱效果。
熱阻
定義:熱阻是衡量散熱器阻止熱量傳遞的能力,它是熱傳導率的倒數。熱阻越小,表示熱量在散熱器中傳遞的阻力越小,散熱性能越好。例如,如果一個散熱器的熱阻為 0.1℃/W,另一個為 0.2℃/W,那么熱阻為 0.1℃/W 的散熱器在相同的熱功率下,溫度上升幅度會更小,散熱效果更好。
影響因素:熱阻與散熱器的材料、結構、尺寸以及散熱環(huán)境等因素有關。材料的導熱系數低、散熱面積小、散熱器厚度大等因素都會導致熱阻增大。此外,散熱器表面的污垢、灰塵堆積以及空氣流動不暢等情況也會增加熱阻。例如,當散熱器的鰭片之間被灰塵堵塞時,空氣無法順暢地通過,熱量難以散發(fā)出去,熱阻就會顯著增加。
空氣流量
定義:空氣流量是指單位時間內通過散熱器的空氣體積。足夠的空氣流量能夠及時帶走散熱器表面的熱量,增強散熱效果。在風冷散熱器中,空氣流量通常由風扇來驅動。例如,一個風扇的風量為 50CFM(立方英尺 / 分鐘),這意味著每分鐘有 50 立方英尺的空氣通過散熱器。
影響因素:風扇的轉速、尺寸、葉片形狀和角度等因素都會影響空氣流量。轉速越高,風扇產生的風壓和風量通常越大,但同時也會產生更多的噪音。風扇尺寸越大,在相同轉速下能夠推動更多的空氣。葉片的形狀和角度設計則影響空氣流動的效率和方向。此外,散熱器的結構設計也會對空氣流量產生影響,如鰭片的間距和排列方式應有利于空氣的順暢通過。
噪音水平
定義:噪音水平是指散熱器在工作過程中產生的聲音強度,通常用分貝(dB)來衡量。在需要安靜環(huán)境的應用場景中,如家庭電腦、辦公室設備等,低噪音散熱器是很重要的。例如,一般認為 30 - 40dB 是比較安靜的環(huán)境聲音,散熱器的噪音如果超過這個范圍,可能會對用戶造成干擾。
影響因素:風扇是散熱器產生噪音的主要來源。風扇的轉速、電機質量、軸承類型和葉片設計等因素都會影響噪音水平。高速旋轉的風扇會產生空氣流動噪音和機械振動噪音。質量差的電機和軸承可能會產生額外的摩擦噪音。此外,散熱器與其他部件的安裝是否牢固也會影響噪音,安裝松動可能會導致共振,從而增加噪音。