散热器的种类与散热原理

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2024年3月11日发(作者：)

散热器的基本原理与种类

众所周知电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要让PC各部件的工作温度保持在合

理的范围内，除了保证PC工作环境的温度在合理范围内之外，还必须要对其进行散热处理。而随着PC

计算能力的增强，功耗与散热问题日益成为不容回避的问题。一般说来，PC内的热源大户包括CPU、

主板(南桥、北桥及VRM部分)、显卡以及其他部件如硬件、光驱等，它们工作时消耗的电能会有相当一

部分转化为热量。尤其对CPU而言，如果用户进行了超频，其内部元件的发热量更是不可小觑，要保证

其稳定地工作更必须有效地散热。

热传递的原理与基本方式

学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式：

第一传导：物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传

递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于

固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。

热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；

K为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，

热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；

公式中A代表传热的面积(或是两物体的接触面积)、ΔT代表两端的温度差；ΔL则是两端的距离。因此，

从公式我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。热传递系

数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。

第二对流：对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递

方式。

具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。自然对流指的是流

体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的

流体，密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传

递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么地方，流体就

向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。

热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。公式中Q依旧代表热量，也就是热对流所带走的热量；H为热

对流系数值，A则代表热对流的有效接触面积；ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。因此热对流

传递中，热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；热对流系数越高、有效接

触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就越多。

第三辐射：热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够发生热交换的传递方

式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。

既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频率。不通过介质传递就需要的物体

的热吸收率来决定传递的效率了，这里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表

面特性，而刚体的热传导系数则是物体的材料特性。一般的热辐射的热传导公式为“Q =E×S×F×Δ(Ta

－Tb)”。公式中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。在实际中，当物质为金属

且表面光洁的情况下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后（比如着色）其表面热辐射系数值

就会提升。塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较高。S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角

度和表面的函数关系，但这里这个函数比较难以解释。Δ(Ta－Tb)则是表面a的温度同表面b之间的温

度差。因此热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在正比关系。

任何散热器也都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重有所不同。以CPU散热为例，整个热传

导过程包括4个环节，第一是CPU ，它是热源产生者，热由CPU工作不断地散发出来；第二是底座和

散热片是热的传导体，底座与CPU核心紧密接触的散热片底座以将热以传导的方式传递到散热片；第三

是风扇是增加热传导和指向热传导的媒介，到达散热片的热量再通过其他方式如风扇吹动将热量送走；

本文标签： 传递热传导系数接触热量