电脑散热:热管,风冷,水冷

摘要:介绍一下热管的工作原理与风冷水冷的散热方式。

原理

牛顿冷却定律:一个物体的热量散失速率与该物体周围的环境温度成正比。也就是说,物体与环境的温差越大,热量散的越快。

CPU高负载工作时,温度急剧升高,热量传递到散热器,散热器与周围空气的温差就越大,热传递就越高。当散热器的温度高到一定程度后,散热器能够散发出去的热量和CPU最大功率产生的热量相等时,温度就不会再上升。只要此时CPU的温度低于危险工作温度,那散热器就是够用的。

除了温差,影响散热的另一个要素是表面积。CPU的表面积很小,如果直接拿风扇吹CPU,散热效率非常低。所以需要先把热量从CPU传递到散热器,散热器利用空气的对流散失热量。散热器和空气接触的表面积越大,对流面积越大,热量散失的也就越快。如果再加上风扇加强对流,那散热器就能更高效的工作了。这就是风冷散热器。

简而言之:热量从CPU到达散热器,散热器利用温差和对流将热量散发到空气。散热器表面积越大,效率也越高。

热管

原理就是液体蒸发时吸收热量,液化时释放热量。

热管的内部装有冷却液,并且气压非常低,也就是沸点很低。热管工作时,热管的一头(蒸发端)吸收热量使水变成气体,然后在另一端(冷凝端)进行散热,当气体到达冷凝端就会液化成水,当蒸发端气体不断增加,冷凝端气体不断减少,就会形成压强差,使气体自发从蒸发端跑到冷凝端。水通过热管内部吸液芯的毛细管作用流回蒸发端,如此循环往复,就达成了热量交换。

热管不光以管状形式出现,还会以板状形式出现,如均热板。

风冷

常见的风冷散热器有 塔式鳍片散热器和挤铝式下压散热器。它们都是将CPU的热量传递到热管,热管再传递到鳍片,鳍片再利用风扇快速的将热量散热到空气中。

水冷

水冷主要由冷头、水管、冷排、风扇构成。常见的是一体式水冷和分体式水冷。

工作时冷头直接接触CPU,内部包含泵机和微水道。冷水流过微水道后带着热量,再通过泵机流到冷排上,冷排之间有很多水道,水道之间有大量密集鳍片。热水流入后把热量传递给鳍片,再通过风扇加强与空气的流通,将热水的热量散发到空气中。降温后的冷水再通过泵机流回冷头,如此循环往复。

由上述可知冷排的尺寸是散热能力的关键,尺寸越大,与空气的接触越多,散热效率越高。常见的冷排有120mm,240mm,360mm。

最后

不管风冷还是水冷,最终都要和空气交换热量,所以散热器降温的极限不会低于室温,因此室温对散热的影响也很大。

优缺点:

​ 风冷:价格便宜,使用安全,体积大。但是非常依赖机箱的通风,因为散热器只能把热量从鳍片吹离,热量还是在机箱内。因此需要给机箱额外加些风扇吸入外部冷空气保证效果。

水冷:与风冷相反。

参考链接

硬核科普 电脑散热也讲风水?全网最详细电脑散热器工作原理科普 硬件茶谈