科普帖：关于散热的认识，真理越辩越明，欢迎大家来拍砖

lobbiest

在cpu区潜水一段时间了，因为自己的cpu不够发烧，所以也没好意思出来换气。不过发现一个问题，就是很多人对硬件散热的认识有些偏差，概念上有些问题。所以开这个帖子，跟大家讨论一下。
首先是传热的基本公式了
散热量＝传热系数*温差*面积
这个是传热的基础了，对于不同的情况有不同的传热系数，但是用法都是一样的。比如从散热片到空气的传热，用的是相间传热系数，如果是散热片内部传热，用的传热系数其实就是导热系数，是热阻的倒数。
其次，对于cpu之类来说，散热问题其实是一个保温问题，最终目标不是要散多少热出去，而是把cpu的温度压制在目标值以下(超过就烧毁了)。散热只是为了达到目的的手段而已。
第三，能量守恒问题。假如有一根电阻丝，裸露在空气中，发热10w(就是每秒发热10焦)。那如果我给它裹上一层厚厚的保温层，那么它向空气中散热多少W呢？
a.<10W，视保温层厚度而定
b.=10W
c.>10W，因为裹起来后肯定更热了
到此为止，先想再看答案





答案是b。可能会有人选错了。这个似乎是不少人会犯错误的误区。根据能量守恒定律，你把保温裹得再厚，还是会有那么多的能量产生，也就是说，还是会有那么多能量传到空气中。那裹保温的意义在哪里呢？意义在于保温保的是温度。根据第一条公式，热阻变大了，散热量还是一样的，面积也没有变(电阻丝没有变粗)，于是，电阻丝的温度就上去了，它跟空气的温差变大了，直到等式重新成立为止。
对于cpu散热来说，这个问题反过来看也是一样的。如果cpu发热能力是65w，你即使不给它加风扇，它也是向空气里面发65w的热量，问题在于这个时候cpu的温度就可以烧开水了。如果你的散热系统很好，传热效率非常高，温差就可以做到很小，于是，cpu的温度就给控制得比较低。以前看到过有人觉得散热片温度高了，跟空气的温差就大，是传热能力高的表现。这个是传热学好了，但是能量守恒没有学好，把本末倒置了。

嗯嗯，好像很多人没有看懂。。。
(跟帖的兄弟有人把功率跟能量搞混了，w是功率，焦是能量。cpu发热是按功率算，传热也是按功率算的，传热系数的单位是焦/(平米*度*秒)，已经包含了时间单位。)
举个例子吧。
比如，还是那段电阻丝，发热为10w，假设空气是20℃，表面积是1平米，传热系数是1焦/(平米*度*秒)，(晕，太长了，以后这个单位我就不写了)
      那么第一条公式就是10w＝1*1平米*温差
     于是温度差＝10度，也就是电阻丝的温度是30℃。
如果裹上保温，有了热阻，传热系数就变小了，假设变到了0.1
    第一条公式变成10w＝0.1*1平米*温差
    于是温度差＝100度，也就是电阻丝的温度会变成120℃

换句话说，给它裹上保温后，它的温度提高了，但是还是散出去10w热量。
至于楼下有兄弟说热量散不出去，那热量哪里去了？答案是用于给电阻丝升温了。等电阻丝升到120℃后，散热和发热就又重新平衡了。

itany

呵呵，如果热力学都没有学明白，还学什么传热

lobbiest

在你的公式里

在满载时发热其实是不变的

这不难理解,功率是固定的

等号左边不变,传导系数是一个固定值,那么,面积越大,温差就减小,这就是一个小学问题了
ROYALSS 发表于 2009-3-10 13:40

对，这确实是一个很简单的问题，所以现在散热片都越做越大，为的就是控制温差。

deep100

没看出来有啥新意啊......

闪人

kong_64

技术贴.
今天福彩彩池有3.5亿了,买个70倍就可以洗空彩池了.
等我中了奖,我就把GZ买下来,把自己改为正式工.

那吗错币

我每天看贴无数,基本上不回贴.
后来发现这样很傻,很多比我注册晚的人财产都比我多,于是我就把这段文字保存在记事本里,每看一贴就复制粘贴一次.顺便帮LZ把贴子顶上去

lobbiest

也不都是散热片都必须得做大

散热面积同样的情况下,降低传导介质的热阻也是一个很不错的办法

比如,我宁可去选择数量上少一点的8MM热管,也不用更多的6MM热管

这也是我放弃刚刚到手一个月的大台风14PRO转向短 ...
ROYALSS 发表于 2009-3-10 13:58

热管是另外一个问题了。
由于工作原理决定，热管的弯折、变形、甚至摆放方向都对散热能力有影响。
另外，我推测更多的6mm热管应该比更少的8mm热管要好些，因为前者与散热片的接触面积比后者大。至于你说的两种散热器，我没有用过，可能是热管弯曲或者工艺问题引起的？

Ranma

胡扯。
散热主要是3种途径：
辐射，传导，对流。
风冷最主要的散热方式是强制对流，影响最大的散热面积，跟风量。
与空气的换热，并不是不变的。

lobbiest

胡扯。
散热主要是3种途径：
辐射，传导，对流。
风冷最主要的散热方式是强制对流，影响最大的散热面积，跟风量。
与空气的换热，并不是不变的。
Ranma 发表于 2009-3-10 14:49

哦，你说的属于从散热片到空气里面那部分传热。
辐射、传导、对流三种里面，辐射的部分非常小，可以忽略。从散热片表面到空气表面属于传导，而从空气表面到空气内部(就是从空气靠近散热器一侧到空气主体部分)属于对流或传导，看空气有没有流动。对流又分自然对流和强制对流。只用散热片的属于自然对流，加上风扇吹属于强制对流。
强制对流的好处就是强制使空气流通起来，流速越高传热系数越大，温差小。如果上同样的散热片，转速高的风扇相对于转速低的，散热能力比较好，就是这个道理，还是用的第一条公式。

说到这里顺便提下大口径低转速风扇和小口径高转速风扇。增大口径和提高转速都是为了增大风量，从而降低空气被加热后的温度。同样的热量拿来加热1立方米空气和2立方米空气，肯定是2立方最终的温度低。这样的话等于是压低空气温度，使温差相同的情况下(传热推动力相同)热端cpu的温度也相应低一些。不过由于小口径的风速快，对流传热系数也比较大，所以 同样风量下，其实是小口径的风扇散热效果好。只是噪音方面就要有所妥协了。

roger243

理论只是理论，实践才最重要，这也是有些散热器看上去很豪华，但散热却一般的原因，而有些看上去简陋，但实际效果却很好～

Ranma

你对散热的认识太肤浅了。
如果没有其它瓶颈的话，忽视CPU与散热片之间热传导的差异，CPU的散热基本上可以看做散热片跟空气之间的热交换，其主要方式就是强制对流，流体散热是一个很复杂的问题，传热系数非常难确定，包括空气的流体密度，层流紊流的界定，空气的流速，粘性，等等，不是单纯靠一个简单的公式能推导出来的。

zkxyy

LZ的意思：比如CPU温度65度，铜散热器20度，那么两者就要进行热传导，直到两者热平衡为止。而加风扇的风不停地带走铜散热器的热能，CPU与铜散热器之间就要不停地保持热平衡。{lol:]


关键点：热里学中的热平衡。
真理点：能量守恒定律。

zkxyy

水下先~~{lol:]

散热就是把CPU积聚的热量不停导走，不烧U。
散热器好坏标准：最快而安静地散走最多的热量且性价比高者~~~~{lol:]

bshbsh

技术贴.
今天福彩彩池有3.5亿了,买个70倍就可以洗空彩池了.
等我中了奖,我就把GZ买下来,把自己改为管理员.

laban_li

进来学学热传导学，受益匪浅

只会潜水

进来学习学习............................

cargoj

有点乱哦

malajixiang

说白了，还是要散热的，裸奔等于自杀

cokekele

直接传遍机身，哈哈，，机身再连到冰箱~~