详细八一八小铜铜和小铝铝的散热问题（申精）

ycg9603 · 发表于 2010-10-25 20:54

看了看，不知道楼主学过传热学没有。你的传热模型就是错误的。热传递过程也是个动态平衡，热流强度=温差/热阻，你所说的比热容影响只是在传热平衡没有建立之前或者开始破坏之后才起作用。而我们考虑的散热效果都是考量的热平衡以后的效果。记得我以前发过这样的帖子，我找找先，一会给详细点的解释。

yuzhenducky · 发表于 2010-10-25 20:55

我发这个帖子一来是为了扫盲，二来也是因为苦恼于手电长时间开启太烫担心LED烧毁，希望某些商家能改进筒子的设计，不是说非得要用纯铜或者黄铜来做筒身，而是可以局部使用黄铜比方说灯头部分（在成本允许的条件下），我也提出了几点自己觉得可以改进散热的办法，也希望各位大侠一起集思广益来改进我们手上的筒子

ak47fans · 发表于 2010-10-25 20:56

热量传递(不算对流)到空气其实就有个导固定的导热率，跟从什么物质传递出来没有关系，使用的仍然是同一种算式。
实际上表面处理可以轻微改变那导热率。

jlum · 发表于 2010-10-25 20:59

你举的例子和哪个更有效率无关...因为桶身一定,空气条件一定,电桶传递到空气的热效率也就定下来了,称为Q1.电桶电路热功率Q2,当Q2<Q1时,效率取决于桶身的热传效率,就是说取决于电桶整体的K值.当Q2>Q1时,电桶会不断升温,最后烧掉.所以一般电桶增加散热都是增加散热片.至于你就的cpu散热,加风扇是为了增加对流,液冷也是对流,氮冷是相变吸热.

ycg9603 · 发表于 2010-10-25 21:07

本帖最后由 ycg9603 于 2010-10-25 21:19 编辑

终于找到了，粘过来。或者看这个帖子http://www.shoudian.org/viewthread.php?tid=146048&extra=&highlight=%E6%95%A3%E7%83%AD&page=3，ak47跟我有共同语言。当然下面是我个人观点，也自认为是正确的。如果真有错误之处还请大虾们指正。

一直认为铜吸热铝散热是胡说，没有依据。其实铜铝就是因为导热系数不同。传热学上解释散热器散热可以分为三个热阻：散热器跟要散热设备的接触热阻；散热器的导热热阻；散热器对外散热热阻。而第一个第三个是跟散热器材料没关系的，只跟接触面积、散热面积、和散热介质特性和状态有关系。所以，相同体积形状的散热器一定是铜比铝散热效果好，因为铜的导热系数大于铝。用铜芯，铝鳍片的散热器鼓吹铜吸热，铝放热，只是它为了降低成本而作的牵强的解释。

顺便说下，比热容只在还没有建立稳态传热的时候才保护要散热设备有利（比热容越大越好），如果已经形成稳态散热，那散热热流强度就只跟温差和热阻有关系了。
简单点稳态传热状态下：热流强度=散热温差/热阻，而散热温差=要散热热源温度-散热环境温度。因为cpu功率一定的话，散热热流强度是一定的，我们用散热器是为了追求尽量降低热源温度也就是cpu温度。在环境温度和热流强度一定的前提下，热阻越小才能使cpu温度降低。
热阻=1/α1 + d/λ+ 1/α2
其中α1是散热器与cpu接触面的换热系数，α2是散热器与周围环境的换热系数，d是散热器沿热流方向的长度，λ是散热器材料的导热率。 α1,α2，d都是与散热器材料没关系的。只有λ与散热器材料有关。由公式可看出导热率越大可以使cpu温度越低。

hgypst · 发表于 2010-10-25 21:10

在我们正常使用时考虑比热容时毫无意义的，导热系数和散热面积和厚度这是决定散热效果的三个因素.

jlum · 发表于 2010-10-25 21:10

对了,还有你说的那种桶身升到70,led降到70,就不发生热传递了,是不是在考虑一下什么叫平衡?这个系统是个耗散系统,如果没有散热,你就是用水(比热容够大)他也烧开了吧...想想吧.

jlum · 发表于 2010-10-25 21:14

{:1_242:}

scott331 · 发表于 2010-10-25 21:19

铜比铝贵，认同。
铜密度比铝大，认同。
相同体积的铜比铝重，认同。
相同体积的铜比铝可以承受更大电流，认同。
相同体积的铜（纯铜）比铝散热更好，这个基本认同，要看怎么设计了，设计好的话铝不一定比铜的效果好，不能一概而论。
此外
铜比铝容易氧化，室外大型天线多采用铝的，因为不用担心雨水对它的侵蚀，另外一点重量轻，成本低。
不过铝似乎也开始不便宜了，一角的硬币都开始采用镍钢合金的了。

yuzhenducky · 发表于 2010-10-25 21:25

本帖最后由 yuzhenducky 于 2010-10-25 21:38 编辑

我承认我没学过热流密强度这个概念，这个是要虚心学下下的，刚看了下，热流强度也可以称为热流通量，其定义为单位时间内通过单位面积的热流量。
材料热流强度q=K（t1-t2）/d K表示材料导热系数 t1表示热表面的温度 t1表示冷表面的温度 d表示材料厚度
又q=Q/(S*t) Q为热量 t为时间 S为截面面积
联立两式得Q = K（t1-t2）S*t/d = K*Δt*S*t/d
假设给定Q总、K铜、K铝、S、d之后，得到Q总 = K铜*Δt铜*S*t铜 = K铝*Δt铝*S*t铝，相同规格的筒身S和d相等约去，得：
t铜/t铝 = 3Δt铝/5Δt铜（K铜=401、K铝=240代入）
如果考虑在相同时间内则铜铝的温升Δt之比是3:5，如果考虑升高相同温度的时间 t铜：t铝 = 3:5，
即相同横截面积和厚度的铜比铝温升小，吸热快，散热慢，确实和质量m没关系，只和导热系数K有关系。
感谢ak47fans和ycg9603童鞋对我的不吝赐教！

ozmpanwenzhe · 发表于 2010-10-25 21:31

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ycg9603 · 发表于 2010-10-25 21:34

楼主，顺便贴一下“vip3262”比较形象的比喻：

散热器，是要吧热量散出去的，又不是存储热量的，要比热容做什么？
要比热容直接放一块橡胶得了，比热容是铝的2倍
散热器又不是储热器
最简单的例子，你买抽水机的时候，你会关注抽水机的储水量么？

大雄214 · 发表于 2010-10-25 21:41

技术帖，顶！

yuzhenducky · 发表于 2010-10-25 21:50

52# ycg9603
恩，我已经把我的正文内容给改了，确实是我弄错了，不过作为被动散热器来说，确实是纯铜制散热器比较好，因为无法快速和空气对流传递热量，就要求升温越慢越好了，作为主动散热器来说，由于有风扇可以快速和空气对流传递热量，貌似采用铝制鳍叶+铜制接触底座+铜导热管这样的设计比较科学，的确不是全部纯铜的好。
当然散热器本身的设计很重要，影响散热的因素只有材料的导热率、横截面积和厚度，如何将有限的材料做成横截面积和厚度的乘积最大化就是门学问了。

ycg9603 · 发表于 2010-10-25 21:51

我承认我没学过热流密强度这个概念，这个是要虚心学下下的，刚看了下，热流强度也可以称为热流通量，其定义为单位时间内通过单位面积的热流量。
材料热流强度q=K（t1-t2）/d K表示材料导热系数 t1表示热表面的温度 ...
yuzhenducky 发表于 2010-10-25 21:25

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楼主干嘛总要把温差定义为一定呢？其实我们散热追求的是高温热源温度t1的降低，而发热部件的功率一定、形状一定决定了热流强度q一定，环境温度也一定决定了t2一定，相同体积形状散热器决定了d一定，这样q=K（t1-t2）/d的公式里，就剩K和t1了。t1的关系和k的关系显而易见。这样理解比你那么绕一圈感觉要容易吧？

ycg9603 · 发表于 2010-10-25 21:56

本帖最后由 ycg9603 于 2010-10-25 22:00 编辑

52# ycg9603
恩，我已经把我的正文内容给改了，确实是我弄错了，不过作为被动散热器来说，确实是纯铜制散热器比较好，因为无法快速和空气对流传递热量，就要求升温越慢越好了，作为主动散热器来说，由于有风扇可 ...
yuzhenducky 发表于 2010-10-25 21:50

登录/注册后可看大图

有风扇的也是纯铜好，相同体积形状的散热器的前提下，看来你还是没太明白。主被动散热只是改变了a2（散热器表面对空气环境的换热系数）这点改变对铝还是铜都是一样的。
感觉你思想里的散热模型有问题，你用我说的这种方法理解试试？一定要理解：散热的热平衡

yuzhenducky · 发表于 2010-10-25 21:58

我就是为了表述出简单的线性关系，才把t1-t2给整合了，因为t2是给定的，所以把t1-t2写成Δt更方便导出明显的线性关系么，方便给大家看，呵呵

adebenben520 · 发表于 2010-10-25 22:05

个人也感觉用铝做比较管用，相对于我们筒上铜仓这个小东西，吸收热没什么作用，而更快把热量传到外界才是重点，不过铜的好看，硬啊，金属感比铝好很多。

yuzhenducky · 发表于 2010-10-25 22:07

56# ycg9603
我的意思要考虑成本，不计成本当然都纯铜了，但是主动散热已经不需要用全铜就能达到预计的散热效果，在成本控制下适当采用铝鳍叶性价比就高了么。
换句话说，我用原本用全铜被动散热器控制CPU温度稳定在45度，在增加风扇之后就不需要使用全铜的散热片了，保留铜接触底座添加铜热导管，把鳍叶换成铝制的，最终也是达到45度的效果，这时候成本就比之前采用全铜被动散热器要降低了很多。如果是一味的追求散热的极限，不断超频，增加CPU的发热量，那即使采用全铜制散热片+风扇也无法达到预期的散热的效果的时候，不就得增加半导体散热片或者上水冷了么

yuzhenducky · 发表于 2010-10-25 22:12

58# adebenben520
被动散热的时候铝制筒身再快地传递热量给空气也于事无补啊，因为筒身温度上升的速度远比散热的速度快得多，多开一会儿筒身已经烫的拿不住了，虽然之前公式没用对，改正之后看结论，对于采用全铜来做筒身和电路仓比铝制的筒身利于散热这一点我还是觉得是对的。

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