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散热器是什么?

散热器是增加热量从热设备流走的组件。它通过增加设备的工作表面积和在整个表面积上移动的低温流体量来完成此任务。根据每个设备的配置,我们发现了多种散热设计,设计和最终功能。您可以在本文顶部的图像中看到笔直的翅片散热器,而在下面的图像中可以看到张开的翅片散热器。每个散热器在可能具有以下变化的应用中都很有价值:


散热器如何工作?


散热器通过将热量从关键组件移走来工作。几乎所有散热器都通过四个基本步骤完成此任务:


1.源产生热量。该热源可以是任何会产生热量并需要除去这些热量才能正常运行的系统,例如:


-机械


-电气


-化学


- 核


-太阳能


- 摩擦


2. 热量从源头传走。热管也可以帮助完成此过程,但是我们将分别介绍这些组件。在直接接触散热器的应用中,热量会通过自然传导进入散热器,并从热源移走。散热器材料的热导率直接影响该过程。这就是为什么在散热器的结构中最常见的材料是高导热率的材料,例如铜和铝。


3. 热量散布在整个散热器中。热量将通过自然传导自然地穿过散热器,该传导在高温到低温环境中穿过整个热梯度。这最终意味着散热器的热曲线将不一致。这样,散热器通常朝着源头变热,而朝着散热器的末端变冷。


4. 热量从散热器移走。此过程取决于散热器的温度梯度及其工作流体,最常见的是空气或非导电液体。工作流体穿过温暖的散热器表面,并利用热扩散和对流将热量从表面转移到周围环境中。该阶段再次依赖于温度梯度来从散热器中去除热量。因此,如果环境温度不低于散热器,则将不会发生对流和随后的散热。在该步骤中,散热器的总表面积也变得最有利。大的表面积为热扩散和对流提供了增加的面积。


主动散热器与被动散热器


散热器最常用于主动,被动或混合 配置。


- 被动散热器 依靠自然对流,这意味着仅热空气的浮力便会导致整个散热器系统产生的气流。这些系统是有利的,因为它们不需要二次电源或控制系统来从系统中散热。但是,被动式散热器从系统传递热量的效率不如主动式散热器。


-主动式散热器利用强制空气来增加流体流过高温区域的流量。强制空气通常是由风扇,鼓风机甚至整个物体的运动产生的,例如,摩托车引擎被沿着设计成引擎的散热片传递的空气所冷却。风扇在散热器上产生强制空气的一个例子是,计算机变热后,个人计算机中的风扇就会打开。风扇迫使空气流过散热器,从而使更多未加热的空气在散热器表面上移动,从而增加了整个散热器系统的总热梯度,并允许更多的热量散出整个系统。


-混合散热器结合了被动和主动散热器的某些方面。这些配置不太常见,它们通常依赖于控制系统根据温度要求对系统进行冷却。当系统在较低的温度下运行时,强制气源将不起作用,而仅对系统进行被动冷却。一旦热源达到更高的温度,主动冷却机构便开始工作,以增加散热器系统的冷却能力


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