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资深热学工程师为你讲解热量传递的三种基本方

第一种:导热
物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观例子的热运动而产生的热量称为导热。例如,固体内部的热量传递和不同固体通过接触面的热量传递都是导热现象,如相变导热膜。芯片向壳体外部传递热量主要就是通过导热。
相变导热膜
资深热学工程师为你讲解热量传递的三种基本方(图2)
 
第二种:对流换热
对流换热是指运动着的流体流经温度与之不同的固体表面时与固体表面之间发生的热量交换过程,这是通信设备散热中中应用最广的一种换热方式。根据流动的起因不同,对流换热可以分为强制对流换热和自然对流换热两类。前者是由于泵、风机或其他外部动力源所造成的,而后者通常是由于流体自身温度场的不均匀性造成不均匀的密度场,由此产生的浮升力成为运动的动力。
机柜中通常采用的风扇冷却散热就是最典型的强制对流换热。在终端产品中主要是自然对流换热。自然对流换热分为大空间自然对流(例如终端外壳和外界空气间的换热)和有限空间自然对流(例如终端内的单板和终端内的空气)。值得注意的是,当终端外壳与单板的距离小于一定值时,就无法形成自然对流,例如手机的单板与外壳之间就只是以空气为介质的热传导。
 
第三种:热辐射
辐射是通过电磁波来传导能量的过程,热辐射是由于物体的温度高于绝对零度时发出电磁波的过程,两个物体之间通过热辐射传递热量称为辐射换热。
给塑料外壳表面喷漆,PWB表面会涂敷绿油,表面黑度都可以达到0.8,这些都有利于辐射散热。对于金属外壳,可以进行一些表面处理来提高黑度,强化散热。
对辐射散热一个最大错误认识是认为黑色可以强化热辐射,通常散热器表面黑色处理也助长了这种认识。实际上物体温度低于1800℃时,有意义的热辐射波长位于0.38~100um之间,且大部分能量位于红外波段0.76~20um范围内,在可见光波段内,热辐射能量比重并不大。颜色只与可见光吸收相关,与红外辐射无关,夏天人们穿浅色的衣服降低太阳光中的可见光辐射吸收。因此终端内部可以随意涂敷各种颜色的漆。
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第一种:导热
物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观例子的热运动而产生的热量称为导热。例如,固体内部的热量传递和不同固体通过接触面的热量传递都是导热现象,如相变导热膜。芯片向壳体外部传递热量主要就是通过导热。
相变导热膜
资深热学工程师为你讲解热量传递的三种基本方(图2)
 
第二种:对流换热
对流换热是指运动着的流体流经温度与之不同的固体表面时与固体表面之间发生的热量交换过程,这是通信设备散热中中应用最广的一种换热方式。根据流动的起因不同,对流换热可以分为强制对流换热和自然对流换热两类。前者是由于泵、风机或其他外部动力源所造成的,而后者通常是由于流体自身温度场的不均匀性造成不均匀的密度场,由此产生的浮升力成为运动的动力。
机柜中通常采用的风扇冷却散热就是最典型的强制对流换热。在终端产品中主要是自然对流换热。自然对流换热分为大空间自然对流(例如终端外壳和外界空气间的换热)和有限空间自然对流(例如终端内的单板和终端内的空气)。值得注意的是,当终端外壳与单板的距离小于一定值时,就无法形成自然对流,例如手机的单板与外壳之间就只是以空气为介质的热传导。
 
第三种:热辐射
辐射是通过电磁波来传导能量的过程,热辐射是由于物体的温度高于绝对零度时发出电磁波的过程,两个物体之间通过热辐射传递热量称为辐射换热。
给塑料外壳表面喷漆,PWB表面会涂敷绿油,表面黑度都可以达到0.8,这些都有利于辐射散热。对于金属外壳,可以进行一些表面处理来提高黑度,强化散热。
对辐射散热一个最大错误认识是认为黑色可以强化热辐射,通常散热器表面黑色处理也助长了这种认识。实际上物体温度低于1800℃时,有意义的热辐射波长位于0.38~100um之间,且大部分能量位于红外波段0.76~20um范围内,在可见光波段内,热辐射能量比重并不大。颜色只与可见光吸收相关,与红外辐射无关,夏天人们穿浅色的衣服降低太阳光中的可见光辐射吸收。因此终端内部可以随意涂敷各种颜色的漆。


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