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純銅和純鋁用于插片散熱器哪個更好?


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     插片散熱器經常會用到銅和鋁,甚至是兩種材料的混合體,如果單獨散熱從熱容方面考慮純銅比熱容:385J/kg*K  密度:8.9g/cm3 純鋁比熱容:903 J/kg*K 密度:2.7g/cm3  銅的導熱系數是鋁的1.69倍,雖然純銅比熱容小于純鋁比熱容,但其密度大于純鋁,相同體積的純銅所能容納的熱量大于純鋁,所以在其他條件相同的前提下,純銅散熱器理應獲得比純鋁更好的散熱效果。   

不過銅的質地是有講究的,很多標榜“純銅散熱器”其實并非是真正的100%的銅。在銅的列表中,含銅量超過99%的被稱為無酸素銅,下一個檔次的銅為含銅量為85%以下的丹銅。目前市場上大多數的純銅散熱器的含銅量都在介于兩者之間。而一些劣質純銅散熱器的含銅量甚至連85%都不到,雖然成本很低,但大大影響了散熱性。但用銅作為材質也有明顯的缺點,成本高,加工難,散熱器質量太大都阻礙了全銅散熱片的應用。紅銅的硬度不如鋁合金AL6063,某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁;銅的熔點比鋁高很多,不利于擠壓成形等等問題。結論:結合銅鋁特點采用純銅底座和鋁鰭片是散熱器最好的選擇,加工工藝影響傳熱效率,整體切割或擠壓成型好于焊接和插片。    
    散熱器材料確定后的散熱  這里主要研究插片散熱器,插片散熱器主要是強制對流換熱,公式如下: Q=F•α•△t  Q—熱量 F—換熱面積 α—換熱系數  △t—溫度差(散熱器鰭片和流經散熱器空氣的溫度差)強制對流換熱紊流情況下的換熱系數為:α=K•v0.8 / d0.2  K—空氣特性系數(一定溫度下為常數) v—空氣流速  d—當量直徑(假設散熱器是無數風道組成)則Q=F•△t •K•v0.8 / d0.2   
    加強換熱途徑如下:  
①F增大,在散熱器體積不變的情況下,盡量加大散熱面積,表現為在對流速不減低太多的情況下盡量增加鰭片數量,市場表現為鰭片太少的散熱器散熱性不佳。還有過大體積的散熱器并不能有效提高散熱,因為這種散熱器邊緣的△t值趨近于零  
②△t加大,散熱器底座的輻射型純銅片或“塞銅”工藝或熱管可加快熱量由底座向鰭片的傳遞,增加△t值(風扇能力相同的情況下),另外,盡量加強機箱通風,降低機箱內空氣溫度,這相當重要  
③v加大,加快散熱器內空氣流速,選擇強勁的散熱器風扇,合理的轉數,轉速越高,流速越快,但轉數過高,流經散熱器鰭片的阻力加大太多,風速并不能增加很多,反而噪音加大。同樣改變風扇葉片角度也可提高風壓,但角度太大,噪音加大。要加快流速,應該合理設計散熱器鰭片,減少散熱器內風道阻力,市場表現為流線型鰭片好于直線形。  
④合理降低d,當量直徑減低表現為增加散熱器鰭片密度( 這樣每一風道當量直徑降低),但要注意該值過小,將大幅增加風道阻力,降低流速。  
⑤好的散熱器使CPU起始溫度降低大家都知道,但在CPU滿載時溫度升高不多才是好散熱器的關鍵所在,同樣道理可以考察機箱的通風狀況是否良好。

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