電子電器設(shè)備中高效熱管散熱技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展

何準(zhǔn)

【摘 ?要】隨著信息時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，與之相關(guān)的電子設(shè)備也逐漸充實(shí)了人們的生活，但電子設(shè)備使用過程中普遍存在發(fā)熱現(xiàn)象，如果不及時(shí)散熱不僅影響電子設(shè)備的壽命，而且可能引發(fā)安全事故，因此電子設(shè)備散熱是現(xiàn)階段的技術(shù)重點(diǎn)。本文將介紹傳統(tǒng)電子設(shè)備散熱技術(shù)和新型電子設(shè)備的散熱技術(shù)，并分析電子設(shè)備散熱技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，目的是通過科技手段提升電子設(shè)備的使用安全。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備;散熱技術(shù);應(yīng)用分析

1傳統(tǒng)電子設(shè)備散熱技術(shù)

1.1風(fēng)冷散熱技術(shù)

風(fēng)冷散熱技術(shù)是比較基礎(chǔ)的散熱技術(shù)，傳統(tǒng)電子設(shè)備尤其是性能要求不高的設(shè)備通常都會(huì)采用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行散熱，設(shè)備產(chǎn)生大量熱量后，啟動(dòng)在設(shè)備固定位置處安裝的風(fēng)扇葉片裝置，通過葉片旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)空氣流動(dòng)，熱量隨著空氣的排除而被帶出，從而達(dá)到散熱的目的。總的來講，散熱方式直接有效，但也會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面影響，例如空氣流動(dòng)過程中葉片會(huì)吸附大量的灰塵，可能會(huì)進(jìn)入電子設(shè)備內(nèi)部，難以清理。除此之外，風(fēng)扇工作時(shí)也需要消耗電能產(chǎn)生額外的熱量，并且工作時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生不同程度的聲響，形成噪音污染。

1.2水冷散熱技術(shù)

水冷散熱技術(shù)多用于大型工業(yè)電子設(shè)備的散熱，主要原理是利用低溫循環(huán)水進(jìn)行空氣置換，熱空氣通過低溫循環(huán)水排除達(dá)到冷卻降溫的目的，與風(fēng)冷散熱技術(shù)相比，這種散熱技術(shù)制冷效果較好，散熱效果明顯，但局限性較大，首先水冷散熱技術(shù)應(yīng)用過程中需要不斷補(bǔ)充循環(huán)水，以平衡吸收熱量大量蒸發(fā)的水分，在水電并用的情況下，增加了設(shè)備使用的安全風(fēng)險(xiǎn)，其次，這種散熱技術(shù)多用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的散熱，要想實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果就需要擴(kuò)大規(guī)模，并且配備相應(yīng)的電源供給，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來講增加了成本投入。

1.3熱管散熱技術(shù)

熱管散熱技術(shù)是以熱管為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)散熱的裝置，但單純依靠熱管并不能實(shí)現(xiàn)散熱，還需要與其他散熱裝置如風(fēng)扇等配合使用，因此嚴(yán)格來講，熱管散熱技術(shù)中也應(yīng)用了風(fēng)冷散熱技術(shù)，這就意味著該項(xiàng)技術(shù)消耗的技術(shù)成本較大，并且散熱系統(tǒng)組成會(huì)更加復(fù)雜，除此之外，該項(xiàng)技術(shù)的散熱效果與水冷散熱效果相比沒有太大優(yōu)勢，因此實(shí)際生活中這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用率較低。

2應(yīng)用分析

2.1小型日常電子設(shè)備

小型電子設(shè)備貫穿人們的日常生活，例如手機(jī)、電腦、家用電器等，這些設(shè)備由于使用量大，產(chǎn)品革新也比較快，多數(shù)產(chǎn)品的外觀和性能都越來越貼合生活要求，但仍有部分設(shè)備散熱效果較差，容易引發(fā)使用事故。進(jìn)行設(shè)備革新時(shí)應(yīng)多考慮散熱技術(shù)的應(yīng)用，例如將軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊布置在手機(jī)、電腦的散熱器內(nèi)能夠有效提高其他元件的抗熱性能，也可以將硅脂或液態(tài)縫隙填充材料應(yīng)用于電腦的主機(jī)中，增強(qiáng)散熱效果，使小型電子設(shè)備使用過程中不在出現(xiàn)過熱損毀現(xiàn)象。

2.2戶外功能型電子設(shè)備

戶外功能型電子設(shè)備如空調(diào)外機(jī)等不僅會(huì)由于自身通電產(chǎn)熱，更會(huì)吸收外界環(huán)境中的熱量，因此散熱會(huì)非常困難，針對(duì)這類型設(shè)備要進(jìn)行雙重設(shè)計(jì)，加強(qiáng)散熱效果，一方面在電子設(shè)備的外表面使用導(dǎo)熱硅脂進(jìn)行保護(hù)，起到緩沖作用，幫助設(shè)備適應(yīng)外界環(huán)境溫度，另一方面在在電子設(shè)備內(nèi)部設(shè)計(jì)軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊，增加設(shè)備的耐高溫效果，并去除過多的熱量，這樣才能維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

2.3出行交通設(shè)備

隨著人們生活水平的提高，出行使用私家車的人也越來越多，雖然車內(nèi)設(shè)計(jì)有空調(diào)，給車內(nèi)人員提供了清涼舒適的環(huán)境，但汽車內(nèi)部構(gòu)造尤其是燃?xì)庀到y(tǒng)依然會(huì)產(chǎn)生大量熱量，存在安全隱患。在設(shè)計(jì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)要做好散熱技術(shù)的應(yīng)用，一方面可以使用導(dǎo)熱硅脂進(jìn)行表面熔封，另一方面配備導(dǎo)熱性良好的散熱器，保證將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量快速導(dǎo)出，保障出行安全。

2.4熱管在電子設(shè)備冷卻方面的應(yīng)用

熱管在電子設(shè)備冷卻方面的應(yīng)用還是很廣泛的，比如功率放大器、硅二極管、整流器等。熱管散熱系統(tǒng)的應(yīng)用替代了龐大的散熱片。在一些特殊的場合，如在晶體振蕩器和其他的熱敏感線路中，恒溫?zé)峁芤伙@身手。應(yīng)用熱管冷卻電子設(shè)備最理想的方法是將電子設(shè)備直接安裝在熱管管體上，這樣熱源和熱管間的所有界面被取消。一些元件，如功率晶體管，可以簡單地直接用螺紋旋入熱管，只要注意避免工作液泄漏就行。目前，熱管技術(shù)在電子設(shè)備散熱系統(tǒng)中的應(yīng)用首推電腦內(nèi)芯片的散熱冷卻。傳統(tǒng)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本電腦的中央處理器（CPU）都使用微型風(fēng)扇和翅片來散熱冷卻，散熱量一般為 2～4W。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，高性能的 CPU 的發(fā)熱量急劇增加，而且今后的發(fā)熱量會(huì)越來越大。常規(guī)的散熱方式及風(fēng)扇強(qiáng)制散熱都難以滿足要求。熱管散熱有體積緊湊、無噪聲、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已成為首選的散熱方式。用于筆記本電腦散熱的熱管屬于小型熱管，可以彎成各種形狀。這種熱管的散熱性能比常規(guī)鋁板散熱效果好。

3熱管傳熱的優(yōu)勢

傳送熱量是指從沸騰段到凝結(jié)段所傳送的熱量值。這種熱傳送在物理熱管中是靠傳送潛熱的方式進(jìn)行的。因此傳熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于導(dǎo)熱、流體流動(dòng)等方式。熱管的傳熱能力，就重量和尺寸而言，要比最好的傳熱材料高許多倍。例如，外徑相同的熱管與銅棒，盡管銅的導(dǎo)熱系數(shù)僅次于銀，但熱管的傳熱能力為銅棒的幾百倍。由于熱管的傳熱能力大，所以適用于電子、電器等發(fā)熱設(shè)備的冷卻。此外，熱管散熱和普通散熱方式相比，可以進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，以滿足各種使用要求。熱管還可以完全用電絕緣材料制做，因此可以和高壓設(shè)備直接配接。它也能在重力為零的環(huán)境中正常地工作，而且換熱效率高、節(jié)能效果顯著、無噪聲污染，屬于環(huán)保型散熱裝置。

結(jié)論

在未來的電子設(shè)備革新中，應(yīng)該多考慮散熱技術(shù)的應(yīng)用，利用多種新型電子設(shè)備散熱技術(shù)進(jìn)行設(shè)備材料優(yōu)化，并且不斷研發(fā)新型材料，完善電子設(shè)備散熱技術(shù)，只有這樣，才能確保電子設(shè)備散熱良好，使人們?cè)谙硎茈娮釉O(shè)備便捷功能的同時(shí)加強(qiáng)安全保障。

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（作者單位：湖南省新邵縣工業(yè)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校）