新型液态散热器

新型液态散热器

[摘 要] 本文就电脑的散热性能做出了科学研究，在实验中我

们通过仪器测量了电脑上网，游戏，看电影三个状态的电脑温度进

行测量。同时我们也对各种机型的电脑进行了相同的测试。得到现

代电脑在各个状态的散热性能。发现电脑普遍上网，看电影时散热

系统都能够运行良好，但当要运行大型软件或者游戏时，笔记本的

散热远远达不到预期的效果，常常发生各种故障。于是在本文中我

们提出一种新型的液态散热器模型来应对当代笔记本散热不良的

现状。

[关键词] 液态 散热器 热管 笔记本 温度

引言

未来随着笔记本电脑性能的逐步提升，各种配件的运行频率也会

越来越高，功耗自然会随之加大，散热就成为一个很关键的技术问

题。热量的排放关系着整个系统的稳定性及产品的使用寿命，尤其

是对笔记本电脑，因此有效的散热非常有意义。如果散热性能不好，

笔记本自身的稳定性就没有了保障，轻则引起笔记本死机、系统崩

溃，重则加快笔记本老化和报废的速度，甚至烧毁硬件。可见新型

液态散热器诞生的必然性。

1.当代笔记本散热器的现状

一般来说，笔记本电脑当中的cpu，光驱、硬盘、gpu、北桥芯片、

电池、内存都是产生热量较大的地方，无论哪一部分热量堆积都会

影响我们的使用感受，如键盘或笔记本底部过热等。笔记本散热器

正是为解决这些问题而来，它是通过为笔记本内置风扇的吹风将笔

记本中热量带出。然而这种散热器所需空间大，如果需要大范围安

装必将付出笔记本的便携性作为牺牲，然而这点是我们不希望看到

的。为此我们专门对现在市面上常用的几大品牌电脑的散热情况作

出了调研，他们分别是联想y460、戴尔inspiron14r、惠普

g4-1060tx、 索尼vpceg27yc/b这四种具有代表意义的机型。

注：以上表格为室温27度时所测得的cpu温度。

通过以上统计表格我们可以发现现代的笔记本电脑进行普通的

上网看电影时温度表现都令人满意，平均温度都在40度左右，然

而当运行大型软件或者游戏时，笔记本电脑的散热成了很大的问

题，平均温度都在80度左右，散热问题十分严峻。

2.新型液态散热器简述

该散热器采用的传热媒介是被称之为传热超导体的“热管”，它

是利用换热介质在发生物理相变过程时吸收或释放大量潜热的原

理制造成的传热元件；几乎没热损耗，近乎铜导热系数的千倍，具

有体积小，结构紧凑，传热密度大，温度均匀、高效率、工作可控

和可靠的优点。且热管技术具备优良的热传导性能、二次间壁换热、

热流密度可调节等普通换热技术所不具备的优越性能，因而在工业

换热和回收节能等方面获得广泛应用，并在冶金、化工、建材、动

力等行业有很多成功实例。

2.1热管的概述

热管结构是由管壳将热介质封闭起来的系统。典型结构，看似一

根两段封闭的管子，因此得“热管”之称；它由三个基本部分组成，

即蒸发端，热循环的中间段和凝结放热端组成，如下图2.1所示。

图2.1 热管示意图

1-管壳 2-管芯 3-蒸汽腔 4-工作液

2.1.1热管的特性

1）很高的导热性

与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级

的热量。被誉为“热超导体”。

2）优良的等温性

在同一饱和温度下液体和气体共存，因而热管具有优良的等温

性。

3）热流密度可变性

热管可以独立改变蒸发端或冷却端的换热面积，这样就可以改变

热流密度，解决一些其它方法难以解决的传热难题。

4）热流方向可逆性

一根水平放置的有芯热管，任意一端受热就可以作为蒸发端，而

另一端向外散热就成为冷凝端，此特点可用于宇宙飞船和人造卫星

在空间的温度展平，也可以用语先放热后吸热的反应器及其它需要

场合。

5）热二极管与热开关性能

热管可以做成热二极管或热开关，就是只允许热流向一个方向流

动。

2.1.2热管的快速发展和前景

当前热管技术应用在各个技术领域迅速展开，已经是公认的事实

和趋势表现的决断特点为，已经在高科技的空间和航空、电脑领域

得到了成功的不可替代的应用，推动了热管技术产品的成熟和商业

化，打下了向更广泛领域拓展的技术基础；形成了可以满足高端市

场使用性能要求的、标准和系列化的初步工业生产能力。

目前，在此基础上，由于现代市场需求，在节能、经济上的凸现，

激发了替代应用和进入全新的应用概念的研究和开发，研制出了适

应各种领域应用多样性的热管技术和系列产品，并快速进入热能、

动力、石油、化工、钢铁、建筑和环保等热交换和节能、能量回收

及循环系统中市场的应用，而获得了其他方法难以得到的显著经济

效益。而且热管问世以来，使电力电子装置的散热系统有了新的发

展。无论何种散热方式，其最终散热媒体是空气，其他都是中间环

接。空气自然对流冷却是最直接和简便的方式，热管使自冷的应用

范围迅速扩大。因为热管自冷散热系统无需风扇、没有噪音、免维

修、安全可靠，热管风冷甚至自冷可以取代水冷系统，节约水资源

和相关的辅助设备投资。此外，热管散热还能将发热件集中，甚至

密封，而将散热部分移到外部或远处，能防尘、防潮、防爆，提高

电器设备的安全可靠性和应用范围。所以将热管运用于散热器是一

个不可阻挡的趋势。

3.新型液态散热器的设计

新型热管散热器的设计图

如上图所示，设计上部为平板面。增大了笔记本与散热器的接触

面积从而将电脑散发的热量充分吸收。而下部为带有通风口的热管

版面，加大了下部分与空气之间热交换的效率，而且连接与上部分

的风扇既可以吸收上板面的热量又可以吹出风加大下部分的热交

换速率。间隙支脚使散热器与桌面留有充分的空隙，使散热能够良

好的进行。

4.预期效果

预计采用上述的新型热管散热器之后，笔记本的散热性能将会大

大提高，降温幅度将达到8-15度，比市场上的纯风扇散热器降温

幅度5-10度有了跨越性的进步。将明显增长cpu，光驱、硬盘、gpu、

北桥芯片、电池、内存等硬件的使用寿命。

参考文献：

[1]dunn .p.d., reay.d.a. heat pipes[m], third ed., pergamon

press,1994.

[2]张红，杨峻，庄骏；节能减排丛书--热管节能技术[m].北京：

化学工业出版社，2009：23-31.

基金项目：

上海工程技术大学，大学生创新活动计划项目 cx1106013，项目

编号a-0800-10-086