工业散热器的结构组成为散热排管、进出总管、框架。 其中,散热排管由散热管束组成,散热管由基管和翅片组成。散热管质量决定换热效果,散热管排列方式影响空气阻力,散热管安装方式决定承受温差(热胀冷缩)能力。 常用散热排管安装方式:框架固定式(SRZ型、SRL型、S型)、框架支撑式(GL型、U型)。 其中,框架固定式,散热管直接焊接到框架箱盒,结果简单,一般用于180℃以下热媒或冷媒;框架支撑式,散热管穿过框架多孔板,与连通管(或弯头)焊接,一般用于180℃以上热媒。 常用散热管类型:钢制散热管(钢管绕钢翅片、热镀锌处理)、钢铝复合散热管(钢管轧铝翅片)、铜制散热管(铜管绕铜翅片、搪锡处理)、铜铝复合散热管(铜管轧铝翅片)、不锈钢散热管(不锈钢管绕不锈钢翅片、高频焊)。 其中,钢制散热管,热镀锌是关键,可以填充缝隙、稳固翅片、传热、防腐;铜制散热管,搪锡是关键。
计算机部件中大量使用集成电路。众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。 散热器的种类非常多,CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器,这些不同的散热器是不能混用的,而其中常接触的就是CPU的散热器。依照从散热器带走热量的方式,可以将电脑的散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷,热管,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等等。
散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的,按导热性能从高到低排列,分别是银,铜,铝,钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵,故好的方案为采用铜质。虽然铝便宜得多,但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)。
常用的散热片材质是铜和铝合金,二者各有其优缺点。铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制),热容量较小,而且容易氧化。而纯铝太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差很多。有些散热器就各取所长,在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。 对于普通用户而言,用铝材散热片已经足以达到散热需求了。
液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等优点。但热管和液冷的价格相对较高,而且安装也相对麻烦一些。 在选购散热器时,可以根据自己的实际需求以及经济条件来选购,原则是够用就好。
其生产工艺与窑具的生产工艺基本相同,导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷散热器放置在离烟道出口较近、温度较高的地方,不需要掺冷风及高温保护,当窑炉温度为1250-1450℃时,烟道出口的温度应是1000-1300℃,陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃,将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧,这样可以降低生产成本,增加经济效益。陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展,因为它较好地解决了耐腐蚀、耐高温等课题,成为了回收高温余热的佳换热器。经过多年生产实践,结果表明陶瓷换热器效果很好。它的主要优点是:导热性能好,高温强度高,抗氧化、抗热震性能好,寿命长,维修量小,性能可靠稳定,操作简便。是回收高温烟气余热的佳装置。
铜的热传导系数是铝的1.69倍,所以在其他条件相同的前提下,纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题,很多“纯铜散热器”其实并非是真正的的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。针对13年市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85%都不到,虽然成本很低,但其热传导能力大大降低,影响了散热性。此外,铜也有明显的缺点,成本高,加工难,散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用;红铜的硬度不如铝合金AL6063,某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高很多,不利于挤压成形( Extrusion )等问题。
热量从CPU核心散发到散热片表面,是一个热传导过程。对于散热片的底座而言,由于直接与高热量的小面积热源接触,这就要求底座能够迅速将热量传导开来。散热片选用较高热传导系数的材料对提高热传导效率很有帮助。通过热传导系统对照表可以看出,如铝的热传导系数237W/mK,铜的热传导系数则为401W/mK,而比较同样体积的散热器,铜的重量是铝的3倍,而铝的比热仅为铜的2.3倍,所以相同体积下,铜质散热器可以比铝质散热器容纳更多的热量,升温更慢。同样厚度的散热器底座,铜不但可以快速引走热源如CPU Die的温度,自己的温度上升也比铝的散热片缓慢。因此铜更适合做成散热器的底面。
贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合,这样做的主要目的是增加散热器的瞬间吸热能力,延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期。经过测试发现:在铝散热片底部与铜块之间使用导热介质,施加80Kgf的力压紧后用螺丝将其锁紧,其散热效果与铜铝焊接的效果相当,同样达到了预计的散热效能提升幅度。