传热学应用于笔记本散热原理

笔记本散热中的传热学原理
在传热学的学习中,热量传递的三种形式是热传递,热对流,热辐射。三种形式都可是使高温物体冷却到低温物体,但降温的效果不相同。
联想到平时写作业用到的便携式笔记本,由于其体积小,灵活方便,现在变得很流行,但是随着现在芯片主频的提高,笔记本的发热量也变得越来越大,如何利用有限的空间,有效合理的提高笔记本的散热效率成为了关键性的问题。通过我对网上资料的查和对自己笔记本的拆装观察,了解到了一些笔记本中运用传热学的原理进行合理的热量分布和传递的方法。
下面经对三种传热原理分别进行说明
一热辐射
    由于笔记本运行过程中产生热量,是笔记本部件的温度升高,一般为50到100摄氏度之间,会笔记本各个部件均会向四周通过电磁波的形式发射热量。由于周围空气的温度为20摄氏度左右,其散发被笔记本部件的热量小于笔记本自身向外放出的热量,使机身自然的始终的散热,这种散热是始终存在的,不能阻止的,但是由于电磁波传递的能量比较小,故通过
这种形式的散出的热量相对与后两着比较小,故在实际的笔记本设计中针对这种原理进行改进的地方比较少。
二热传导纳米二氧化钛涂料
    在两个相互接触的物体之间,高温物体会自发的向低温物体进行热量传导,达到高温物体散热的目的。笔记本中,热量的主要来源是CPU,其温度为五六十度,空气温度为大约二十度,两者存在温差,故存在的热量传递。简单分析,根据热传导公式
其中q为传递的热流密度,为导热系数,为温度梯度,为了实现最大的热量传输q,从以下几方面进行分析
(1) 提高。采用导热系数大的材料,增大散热热量。金属的导热系数一般较大。使用导热性好的镁铝合金外壳技术。铝合金外壳的热传导率远优于铝金属和工程塑料,可以减少散热扇和散热窗的数量,减少体积和重量,降低功耗和成本。同时在主机板的底部和上部各配一块金属散热板,CPU的位置,有协助散热的系统,以释放CPU产生的热量。另外,在键盘的下方放一块尺寸与和键盘基本相同的薄散热铝板,在铝板上附有一根高导热率的铜导管,它可以将笔记本电脑内部主要发热区域的热量均匀散布到整个铝板上,并通过散热孔将热量散布到电脑外。
(2) 微波消解提高风电制氢温度梯度。现在笔记本一般都比较薄,一方面是为了减少重量,外形美观,另一方面也能增大温度梯度,使CUP和外界空气隔离的物质比较少,更能容易实现热量传输。
(3) 实际相接处的两个物体,接触区域进发生在一些离散的表面,会使热量传递过程在出现比较明显的热阻,影响热量传递。在笔记本的CPU表面上,在表面上涂了一薄层硅胶,asmk填充芯片和底座接触间的缝隙,使产热集中的CPU和散热金属板能很好的接触,减少这种热阻的影响。
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(4) 单纯的依靠温度差异产生热量传递叫局限,另一种和相变复合的热量传递效果更好。其原理类似冰箱中的压缩机。在笔记本中由热管实现。热管内部填充有导热液,在CPU底座端,导热液因受热而蒸发,流向散热器的尾端,冷却后再变成液体,流回底座端。这样,就完成了热传导的过程,液体在蒸发和冷凝时,所吸收的热量是温升时的上百倍。散热管的优点是没有移动式的零件,全部零件都完全密封在内,不必消耗电池,同时可以长时间有效。并且空心管还有质量轻的特点,符合笔记本便携的特点。
三热对流
    当流体流过另一个物体表面使,对流换热为热量的传递方式,实现降温。在世纪钟,流体为空气,并且这种方式在笔记本散热中占有很大的比重。有对流换热的基本公式牛顿冷却管公式:
其中q为传递的热流密度,h为表面换热系数, 分别为壁面温度及流体温度。为了实现最大的热量传输q,需要提高散热系数h,影响h的因素有很多,从以下几方面进行分析
升降机构(1) 增大接触面的面积提高h。在笔记本的热管的末端,可以看到密集的散热片,由金属铜制作,呈黄,这些散热片把热量从热管中导出来,依靠更大的散热面积与空气交换热量。理论上,散热片越多越好,但是越密集的散热片越容易被灰尘堵塞,影响散热效果
(2) 增大空气的流速提高h。在笔记本的四周和底部开设大量的散热孔,并且采用一些特殊的风道导流设计,利用散热孔位置与内部结构布局形成更好的空气流通环境,减少空气流动过程重的阻力,提高风速,以加强散热。
(3) 外界提供动力强制对流换热。强制对流换热效果最好,散热的比重最大通过笔记本内部,CPU附近安置的风扇,电源供电产生空气流动,不断输送温度较低的冷空气进入内部,并将散热片上被加热的空气带走。实现快速的热量传递。并且在使用过程中风扇的转速是随着内部的温度高低自动调节的,实现最优化的散热速度。有的也在笔记本下边安放一个散热器,外部产生风作用进行对流换热。
通过上述几种原理和方式,由电能产生的热量才被逐步的有内部传输到外部,实现热量传递,让CPU始终在一个合理的温度下工作。虽然涉及到很多种具体的方法,但是其都离不开传热学中三种基本的热量传输形式及满足的客观公式定律。由此可以再次证实:生产实际,科学实践都离不开理论的指导。

本文发布于:2024-09-25 17:12:30,感谢您对本站的认可!

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标签:热量   散热   笔记本   传递   物体
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