傳熱學(xué)應(yīng)用于筆記本散熱原理

1、筆記本散熱中的傳熱學(xué)原理在傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)中，熱量傳遞的三種形式是熱傳遞，熱對(duì)流，熱輻射。三 種形式都可是使高溫物體冷卻到低溫物體，但降溫的效果不相同。聯(lián)想到平時(shí)寫作業(yè)用到的便攜式筆記本，由于其體積小，靈活方便，現(xiàn)在 變得很流行，但是隨著現(xiàn)在芯片主頻的提高，筆記本的發(fā)熱量也變得越來越大， 如何利用有限的空間，有效合理的提高筆記本的散熱效率成為了關(guān)鍵性的問題。 通過我對(duì)網(wǎng)上資料的查找和對(duì)自己筆記本的拆裝觀察，了解到了一些筆記本中 運(yùn)用傳熱學(xué)的原理進(jìn)行合理的熱量分布和傳遞的方法。下面經(jīng)對(duì)三種傳熱原理分別進(jìn)行說明一熱輻射由于筆記本運(yùn)行過程中產(chǎn)生熱量，是筆記本部件的溫度升高，一般為50 到100攝氏度之間

2、，會(huì)筆記本各個(gè)部件均會(huì)向四周通過電磁波的形式發(fā)射熱量。 由于周圍空氣的溫度為20攝氏度左右，其散發(fā)被筆記本部件的熱量小于筆記 本自身向外放出的熱量，使機(jī)身自然的始終的散熱，這種散熱是始終存在的， 不能阻止的，但是由于電磁波傳遞的能量比較小，故通過這種形式的散出的熱 量相對(duì)與后兩著比較小，故在實(shí)際的筆記本設(shè)計(jì)中針對(duì)這種原理進(jìn)行改進(jìn)的地 方比較少。二熱傳導(dǎo)在兩個(gè)相互接觸的物體之間，高溫物體會(huì)自發(fā)的向低溫物體進(jìn)行熱量傳導(dǎo)， 達(dá)到高溫物體散熱的目的。筆記本中，熱量的主要來源是CPU，其溫度為五六 十度，空氣溫度為大約二十度，兩者存在溫差，故存在的熱量傳遞。簡(jiǎn)單分析，根據(jù)熱傳導(dǎo)公式dt q =人 dx其

3、中q為傳遞的熱流密度，人為導(dǎo)熱系數(shù)，dt為溫度梯度，為了實(shí)現(xiàn)最大的熱 dx量傳輸q，從以下幾方面進(jìn)行分析（1）提高人。采用導(dǎo)熱系數(shù)大的材料，增大散熱熱量。金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般 較大。使用導(dǎo)熱性好的鎂鋁合金外殼技術(shù)。鋁合金外殼的熱傳導(dǎo)率遠(yuǎn)優(yōu)于鋁金屬和工程塑料，可以減少散熱扇和散熱 窗的數(shù)量，減少體積和重量，降低功耗和成本。 同時(shí)在主機(jī)板的底部和上部各配一塊金屬散 熱板，CPU的位置，有協(xié)助散熱的系統(tǒng)，以釋 放CPU產(chǎn)生的熱量。另外，在鍵盤的下方放 一塊尺寸與和鍵盤基本相同的薄散熱鋁板，在 鋁板上附有一根高導(dǎo)熱率的銅導(dǎo)管，它可以將 筆記本電腦內(nèi)部主要發(fā)熱區(qū)域的熱量均勻散布到整個(gè)鋁板上，并通過散 熱孔

4、將熱量散布到電腦外。（2）提高冬溫度梯度?，F(xiàn)在筆記本一般都比較薄，一方面是為了減少重量， dx外形美觀，另一方面也能增大溫度梯度，使CUP和外界空氣隔離的物質(zhì)比較少，更能容易實(shí)現(xiàn)熱量傳輸。（3）實(shí)際相接處的兩個(gè)物體，接觸區(qū)域進(jìn)發(fā)生在一 些離散的表面，會(huì)使熱量傳遞過程在出現(xiàn)比較明顯的 熱阻，影響熱量傳遞。在筆記本的CPU表面上，在表 面上涂了一薄層硅膠，填充芯片和底座接觸間的縫隙，使產(chǎn)熱集中的CPU和散熱金屬板能很好的接觸，減少這種熱阻的影響。（4）單純的依靠溫度差異產(chǎn)生熱量傳遞叫局限，另一種和相變復(fù)合的熱量傳遞效果更好。其原理類似冰箱中的壓縮機(jī)。在 筆記本中由熱管實(shí)現(xiàn)。熱管內(nèi)部填充有導(dǎo)熱液，

5、在CPU底座端，導(dǎo)熱液因受熱而蒸發(fā)，流向 散熱器的尾端，冷卻后再變成液體，流回底座 端。這樣，就完成了熱傳導(dǎo)的過程，在液體在蒸發(fā)和冷凝時(shí)，所吸收的熱量是溫升時(shí)的上百倍。散熱管的優(yōu)點(diǎn)是沒有移動(dòng)式的零件，全部零件都完全密封在內(nèi)，不必消耗電池，同時(shí)可以長(zhǎng)時(shí)間有效。并且空心 管還有質(zhì)量輕的特點(diǎn)，符合筆記本便攜的特點(diǎn)。三熱對(duì)流當(dāng)流體流過另一個(gè)物體表面使，對(duì)流換熱為熱量的傳遞方式，實(shí)現(xiàn)降溫。在世紀(jì)鐘，流體為空氣，并且這種方式在筆記本散熱中占有很大的比重。有對(duì) 流換熱的基本公式牛頓冷卻管公式：q = h （t - t ）其中q為傳遞的熱流密度，h為表面換熱系數(shù)，tf、分別為壁面溫度及流體溫 度。為了實(shí)現(xiàn)最大

6、的熱量傳輸4，需要提高散熱系數(shù)h,影響h的因素有很多， 從以下幾方面進(jìn)行分析（1）末端，增大接觸面的面積提高h(yuǎn)。在筆記本的熱管的 可以看到密集的散熱片，由金屬銅制作，呈黃色，這些散熱片把熱量從熱管中導(dǎo)出來，依靠更大的散熱面積與空氣交 換熱量。理論上，散熱片越多越好，但是越密集的散熱片越容易被灰塵 堵塞，影響散熱效果（2）增大空氣的流速提高h(yuǎn)。在筆記本的四周和底部 開設(shè)大量的散熱孔，并且采用一些特殊的風(fēng)道導(dǎo) 流設(shè)計(jì)，利用散熱孔位置與內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局形成更 好的空氣流通環(huán)境，減少空氣流動(dòng)過程重的阻力， 提高風(fēng)速，以加強(qiáng)散熱。（3）外界提供動(dòng)力強(qiáng)制對(duì)流換熱。強(qiáng)制對(duì)流換熱效果通過上述幾種原理和方式，由電能產(chǎn)生的熱量才被逐步的有內(nèi)部傳輸?shù)酵?部，實(shí)現(xiàn)熱量傳遞