热管有什么用处?

热管有什么用处?

我问自己这个问题可能已经超过 10 年了……热管有什么用?例如在 CPU 冷却器上。
在我看来,4、6、8 或我不知道多少根热管比仅仅使用实心铜块更有效地将热量传递到铝制散热片,这似乎非常不合理。或者为什么不把它留在那里,把散热片安装在离 CPU 更近的地方?我的意思是你仍然可以使用一点铜,但不能使用这些两英寸或更长的热管。

说实话,这对我来说真的像是营销手段。我的意思是,英特尔的原装散热器即使没有热管也很好用。(考虑到它们体积很小,而且散热片也不多。)

答案1

散热器(heat “sink”)通常被称为“散热器”,但这种称呼可能不正确,它有两个作用:

  1. 尽快将 CPU 芯片的热量直接排出
  2. 让排出的热量消散,而不会将热量重新引入您试图冷却的系统中。

第二部分就是为什么我不喜欢“水槽”这个词。它暗示你可以继续将热量“倒入下水道”,而无需填满水槽。

传统上,散热器的金属“翅片”与周围空气的接触面积最大,因此热量会从翅片转移到空气中,并尽快被系统排气扇吹出。如果翅片无法足够快地散发自身热量,则可以将风扇连接到散热器上,以增加单位时间间隔内与散热器表面接触的空气量,大概可以增加从翅片到空气的热量传递。

一些关键概念如下:

  1. 热量(能量)总是从能量最高的导体向能量最低的导体移动。当你把冰块放入一杯水中时,热量会从水中转移到冰块中,从而降低水中的热量。
  2. 您永远无法通过将物体的热量转移到已经比其温度更高的物体上来冷却物体。这通常意味着,如果没有制冷剂,您永远无法将 CPU 冷却到低于室温。
  3. 比热容较低的材料加热和冷却的速度都比比热容高的材料快。

因此,在传统情况下,散热器的比热比 CPU 芯片低,因此热量会迅速流入散热器。低比热也允许热量交换到空气中,但交换速率会根据给定时间间隔内产生的热量而变化。

这种方法的缺陷是,当 CPU 每秒产生的热量太多,以致散热器无法足够快地将其排出时,会导致散热器升温到不再有热量流入的程度(或者只能缓慢地吸收太少的热量),以至于 CPU 的热量无法散发出去。

这就是将立即从芯片中散热与逐渐从散热器中散热的问题区分开来的重要之处。如果我们可以继续快速地从 CPU 中吸收热量,那么散热片将热量消散到空气中的速度对我们来说并不重要。

热管经过专门设计,可以尽快地从 CPU 中散发热量,并将其从芯片上移开,这比传统热管更远,这使得整个系统在 CPU 发热时更有效率,并且可能会淹没传统的散热片。

热管所用的材料(以及与 CPU 芯片直接接触的材料)必须具有非常低的比热和导热电阻才能发挥作用。导热材料的质量对这个方程有影响,因此单个质量较低的热管越多,其性能就越好,而总体质量相同的热管数量越少,其性能就越好。因此,从这个角度来看,在其他条件相同的情况下(这种情况很少发生),热管越多,在任何给定时间间隔内的排空能力就越大。

所以,这比你想要的答案要多得多,并且只代表了对热力学的最低限度的了解,但希望它对你有所帮助。

答案2

热管基本上是将热量(没错)输送到散热器上的散热片的管道。散热器增加了表面积,改善了冷却效果,而风扇则进一步帮助了冷却。最常见的热管类型是铜,通常连接到铝散热片上。铜的导热性比铝好。

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