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对温差与散热量的辩证认识

上传人:夏俊峰

上传时间: 2013-08-26

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  引言

  有人说温差大,散热量大,所以散热器表面温度高好。这么说对不对?对此不能一概而论,需要对具体情况做具体分析,才能确定这种说法对与不对。

  散热有两种目的:

  (1)将热源的热量传递给环境,对环境加热使环境温度升高。比如供暖系统。

  (2)将热源的热量传递出去,使热源的温度尽可能降低。比如电子产品的散热。

  对于供暖系统,需要将周围环境加热到足够高的温度。由于暖气管道中热载体是流动的,流体单位时间与某处管道的接触时间有限,要在单位时间内能尽量多地将热量传递给暖气片,就必须通过提高流体的温度,通过流体与管道的大温差来提高单位时间的热传递量。暖气散热器的面积是有限的,考虑各种因素不允许加大散热器,为了在单位时间内将尽可能多的热量传递给空气,就需要高的温度,即需要散热器与空气间大的温差。这样的代价是,在热源端,需要大的能量来加热流体,提高流体的温度,以保持散热器的温度,不使散热器的温度下降,达到单位时间向空间环境传递较大热量的目的。如果散热器端的温度不足,就需要加大热源端的功率来保证。

  而电子产品的散热,与暖通散热的目的有所不同。电子散热的目的,不是保持散热器的温度为目标,也不是以加热环境温度为目的,而是以降低热源的温度为目的。因为有了散热,热源的温度才可能降低,散热器的温度自然也不会高。良好的散热设计,热平衡后,热源与散热器的温差要小,散热器与空气的温差也要小。

  绝不能片面地看散热的有关公式中,散热量与温度或温度差成正比,以此为依据而提高散热器的温度。在热源功率一定时,要提高散热器的温度,就要减小散热器的尺寸或辐射能力。但是,散热器的温度提高,虽然使得散热器与空气的温差大了,但热源与散热器的温差却减小了,顾此失彼。而且,散热量又是和有效面积成正比的。减小了散热面积,散热量也会下降。这样做的结果是:散热器的温度升高了,热源的温度也相应地升高了。这不符合电子散热设计的初衷。

  散热器与空气温差,不能笼统地讲,这要看情况来具体分析。如果散热器的翅片很薄,很高,热量难以传递到翅片顶端,顶端的温度就低。虽然看来散热器的远端与热源的温差实际很大,但热量并没有很好地传递到散热器的远端。这种大温差、小面积、长距离的热路径,实际热阻很大,单位时间内传导到远端的热量很少。所以,讲散热器的温度,应该注意是指散热器上什么位置的温度。由于散热器的结构各有不同,且散热器上的温度是不均匀的,很难说那个地方的温度能够代表是散热器的温度。

  有上述错误认识的原因,既是对理论理解不透彻,也是对散热设计步骤不了解。电子产品的散热设计,不是以温差作为先决条件的。而是以热源的温度为先决条件的。也就是说,设计之初,就是要求将热源的温度控制在多少度以下。以这个温度为前提条件来展开设计散热系统。不管散热系统最终是怎样的形态,结果必须是热源温度不能超过预定的指标。

  而对于暖气系统而言,则是要将热源的温度保持在某个温度以上。在设计时,往往会要求散热器适当小。在暖气设计方面会有多用户、节能等方面的考虑,这些就不多说了。分析问题,切不可一叶障目。不能只盯住一点,要考虑到各种因素。散热设计,是一个系统设计,不是仅仅由一个温度或温差参数来决定的。对电子散热而言,切不可用大温差或高温度的理念来设计散热系统。这是错误的!也不能用散热器的温度高低来断定散热是否良好。

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