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空氣熱交換器

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空氣熱交換器的散熱方式
       散熱方式是指該空氣熱交換器散發熱量的主要方式。在熱力學中,散熱就是熱量傳遞,而熱量的傳遞方式主要有三種:熱傳導,熱對流和熱輻射。物質本身或當物質與物質接觸時,能量的傳遞就被稱為熱傳導,這是普遍的一種熱傳遞方式。比如:CPU散熱片底座與CPU直接接觸帶走熱量的方式就屬于熱傳導。熱對流指的是流動的流體(氣體或液體)將熱帶走的熱傳遞方式,在電腦機箱的散熱系統中比較常見的是散熱風扇帶動氣體流動的"強制熱對流"散熱方式。熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量,日常常見的就是太陽輻射。這三種散熱方式都不是孤立的,在日常的熱量傳遞中,這三種散熱方式都是同時發生,共同起作用的。
       實際上,任何類型的空氣熱交換器基本上都會同時使用以上三種熱傳遞方式,只是側重點不同罷了。比如普通的CPU空氣熱交換器,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;散熱風扇產生氣流通過熱對流將CPU散熱片表面的熱量帶走;而機箱內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生熱輻射。
       空氣熱交換器的散熱效率與空氣熱交換器材料的熱傳導率、空氣熱交換器材料和散熱介質的熱容以及空氣熱交換器的有效散熱面積等參數有關。
       依照從空氣熱交換器帶走熱量的方式,可以將空氣熱交換器分為主動散熱和被動散熱,前者常見的是風冷空氣熱交換器,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、半導體制冷和壓縮機制冷等等。
風冷散熱是常見的,而且簡單,就是使用風扇帶走空氣熱交換器所吸收的熱量。具有價格相對較低、安裝簡單等優點,但對環境依賴比較高,例如氣溫升高以及超頻時其散熱性能就會大受影響。
       熱管是一種具有高導熱性能的傳熱元件,它通過在全封閉真空管內的液體的蒸發與凝結來傳遞熱量,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。具有高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側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點,并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小等優點。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。
       液冷則是使用液體在泵的帶動下強制循環帶走空氣熱交換器的熱量,與風冷相比具有安靜、降溫穩定、對環境依賴小等優點。但熱管和液冷的價格相對較高,而且安裝也相對麻煩一些。
       在選購空氣熱交換器時,可以根據自己的實際需求以及經濟條件來選購,原則是夠用就好。

環境熱交換
       當熱量傳到空氣熱交換器的頂部后,就需要盡快地將傳來的熱量散發到周邊環境中去,對風冷空氣熱交換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間傳遞,所依循的公式為Q=α X A X ΔT,其中ΔT為兩種介質間的溫差,即空氣熱交換器與周圍環境空氣的溫度差;而α為流體的導熱系數,在散熱片材質和空氣成分確定后,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,如空氣熱交換器的體積一般都會有所限制,機箱內的空間有限,過大會加大安裝的難度,而通過改變空氣熱交換器的形狀,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。


 
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