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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(nèi)降溫(或蒸汽在散熱器內(nèi)凝結(jié))向室內(nèi)供熱,達(dá)到采暖的目的。散熱器的金屬耗量和造價(jià)在采暖系統(tǒng)中占有相當(dāng)大的比例,因此,散熱器的正確選用涉及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運(yùn)行效果。以下是散熱器的幾大性能指標(biāo):
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熱傳導(dǎo)率
定義:熱傳導(dǎo)率也稱為導(dǎo)熱系數(shù),是衡量散熱器材料傳導(dǎo)熱量能力的物理量。它表示在單位溫度梯度下,單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。導(dǎo)熱系數(shù)越高,材料傳導(dǎo)熱量就越容易,散熱器的散熱效率也就越高。例如,銅的導(dǎo)熱系數(shù)約為 385 - 401W/(m?K),鋁的導(dǎo)熱系數(shù)約為 200 - 237W/(m?K),這意味著銅在傳導(dǎo)熱量方面比鋁更具優(yōu)勢(shì)。
影響因素:散熱器材料的種類是影響熱傳導(dǎo)率的關(guān)鍵因素。除了銅和鋁,還有一些復(fù)合材料和新型材料也用于散熱器,它們的導(dǎo)熱系數(shù)因成分和結(jié)構(gòu)而異。此外,材料的純度、內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)和加工工藝等也會(huì)對(duì)熱傳導(dǎo)率產(chǎn)生一定的影響。例如,高純度的銅材其導(dǎo)熱性能會(huì)更好,而經(jīng)過特殊熱處理的鋁合金可以優(yōu)化其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu),從而提高熱傳導(dǎo)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(shè)計(jì)就是為了增加散熱面積。鰭片通常是薄片狀結(jié)構(gòu),數(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)于帶有鰭片的散熱器,除了基板面積外,鰭片的高度、厚度、數(shù)量和間距等因素都會(huì)影響散熱面積。合理的鰭片設(shè)計(jì)可以在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)較大的散熱面積,但鰭片間距過小可能會(huì)影響空氣流動(dòng),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(dǎo)率的倒數(shù)。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(gè)散熱器的熱阻為 0.1℃/W,另一個(gè)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(huì)更小,散熱效果更好。
影響因素:熱阻與散熱器的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸以及散熱環(huán)境等因素有關(guān)。材料的導(dǎo)熱系數(shù)低、散熱面積小、散熱器厚度大等因素都會(huì)導(dǎo)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(dòng)不暢等情況也會(huì)增加熱阻。例如,當(dāng)散熱器的鰭片之間被灰塵堵塞時(shí),空氣無法順暢地通過,熱量難以散發(fā)出去,熱阻就會(huì)顯著增加。
空氣流量
定義:空氣流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過散熱器的空氣體積。足夠的空氣流量能夠及時(shí)帶走散熱器表面的熱量,增強(qiáng)散熱效果。在風(fēng)冷散熱器中,空氣流量通常由風(fēng)扇來驅(qū)動(dòng)。例如,一個(gè)風(fēng)扇的風(fēng)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(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、尺寸、葉片形狀和角度等因素都會(huì)影響空氣流量。轉(zhuǎn)速越高,風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)壓和風(fēng)量通常越大,但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生更多的噪音。風(fēng)扇尺寸越大,在相同轉(zhuǎn)速下能夠推動(dòng)更多的空氣。葉片的形狀和角度設(shè)計(jì)則影響空氣流動(dòng)的效率和方向。此外,散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)空氣流量產(chǎn)生影響,如鰭片的間距和排列方式應(yīng)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(chǎn)生的聲音強(qiáng)度,通常用分貝(dB)來衡量。在需要安靜環(huán)境的應(yīng)用場景中,如家庭電腦、辦公室設(shè)備等,低噪音散熱器是很重要的。例如,一般認(rèn)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(gè)范圍,可能會(huì)對(duì)用戶造成干擾。
影響因素:風(fēng)扇是散熱器產(chǎn)生噪音的主要來源。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、電機(jī)質(zhì)量、軸承類型和葉片設(shè)計(jì)等因素都會(huì)影響噪音水平。高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇會(huì)產(chǎn)生空氣流動(dòng)噪音和機(jī)械振動(dòng)噪音。質(zhì)量差的電機(jī)和軸承可能會(huì)產(chǎn)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(huì)影響噪音,安裝松動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致共振,從而增加噪音。