散熱器的基本原理與種類

眾所周知電子器件的工作溫度直接決定其使用壽命和穩定性，要讓PC各部件的工作溫度保持在合理的範圍內，除了保證PC工作環境的溫度在合理範圍內之外，還必須要對其進行散熱處理。而隨著PC計算能力的增強，功耗與散熱問題日益成為不容迴避的問題。一般說來，PC內的熱源大戶包括CPU、主板(南橋、北橋及VRM部分)、顯卡以及其他部件如硬體、光碟機等，它們工作時消耗的電能會有相當一部分轉化為熱量。尤其對CPU而言，如果用戶進行了超頻，其內部元件的發熱量更是不可小覷，要保證其穩定地工作更必須有效地散熱。

熱傳遞的原理與基本方式

學過高中物理都知道，熱傳遞主要有三種方式：

    第一傳導：物質本身或當物質與物質接觸時，能量的傳遞就被稱為熱傳導，這是最普遍的一種熱傳遞方式，由能量較低的粒子和能量較高的粒子直接接觸碰撞來傳遞能量。相對而言，熱傳導方式局限於固體和液體，因為氣體的分子構成並不是很緊密，它們之間能量的傳遞被稱為熱擴散。

    熱傳導的基本公式為「Q=K×A×ΔT/ΔL」。其中Q代表為熱量，也就是熱傳導所產生或傳導的熱量；K為材料的熱傳導係數，熱傳導係數類似比熱，但是又與比熱有一些差別，熱傳導係數與比熱成反比，熱傳導係數越高，其比熱的數值也就越低。舉例說明，純銅的熱傳導係數為396.4，而其比熱則為0.39；公式中A代表傳熱的面積(或是兩物體的接觸面積)、ΔT代表兩端的溫度差；ΔL則是兩端的距離。因此，從公式我們就可以發現，熱量傳遞的大小同熱傳導係數、熱傳熱面積成正比，同距離成反比。熱傳遞係數越高、熱傳遞面積越大，傳輸的距離越短，那麼熱傳導的能量就越高，也就越容易帶走熱量。

    第二對流：對流指的是流體(氣體或液體)與固體表面接觸，造成流體從固體表面將熱帶走的熱傳遞方式。

    具體應用到實際來看，熱對流又有兩種不同的情況，即：自然對流和強制對流。自然對流指的是流體運動，成因是溫度差，溫度高的流體密度較低，因此質量輕，相對就會向上運動。相反地，溫度低的流體，密度高，因此向下運動，這種熱傳遞是因為流體受熱之後，或者說存在溫度差之後，產生了熱傳遞的動力；強制對流則是流體受外在的強制驅動（如風扇帶動的空氣流動）,驅動力向什麼地方，流體就向什麼地方運動，因此這種熱對流更有效率和可指向性。

    熱對流的公式為「Q=H×A×ΔT」。公式中Q依舊代表熱量，也就是熱對流所帶走的熱量；H為熱對流係數值，A則代表熱對流的有效接觸面積；ΔT代表固體表面與區域流體之間的溫度差。因此熱對流傳遞中，熱量傳遞的數量同熱對流係數、有效接觸面積和溫度差成正比關係；熱對流係數越高、有效接觸面積越大、溫度差越高，所能帶走的熱量也就越多。

    第三輻射：熱輻射是一種可以在沒有任何介質的情況下，不需要接觸，就能夠發生熱交換的傳遞方式，也就是說，熱輻射其實就是以波的形式達到熱交換的目的。

    既然熱輻射是通過波來進行傳遞的，那麼勢必就會有波長、有頻率。不通過介質傳遞就需要的物體的熱吸收率來決定傳遞的效率了，這裡就存在一個熱輻射係數，其值介於0～1之間，是屬於物體的表面特性，而剛體的熱傳導係數則是物體的材料特性。一般的熱輻射的熱傳導公式為「Q =E×S×F×Δ(Ta－Tb)」。公式中Q代表熱輻射所交換的能力，E是物體表面的熱輻射係數。在實際中，當物質為金屬且表面光潔的情況下，熱輻射係數比較小，而把金屬表面進行處理後（比如著色）其表面熱輻射係數值就會提升。塑料或非金屬類的熱輻射係數值大部分都比較高。S是物體的表面積，F則是輻射熱交換的角度和表面的函數關係，但這裡這個函數比較難以解釋。Δ(Ta－Tb)則是表面a的溫度同表面b之間的溫度差。因此熱輻射係數、物體表面積的大小以及溫度差之間都存在正比關係。

    任何散熱器也都會同時使用以上三種熱傳遞方式，只是側重有所不同。以CPU散熱為例，整個熱傳導過程包括4個環節，第一是CPU ，它是熱源產生者，熱由CPU工作不斷地散發出來；第二是底座和散熱片是熱的傳導體，底座與CPU核心緊密接觸的散熱片底座以將熱以傳導的方式傳遞到散熱片；第三是風扇是增加熱傳導和指向熱傳導的媒介，到達散熱片的熱量再通過其他方式如風扇吹動將熱量送走；第四是空氣，這是熱交換的最終流向，要保證有良好的散熱，機箱內部就得有充裕空間和科學的風道。