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铜散热器 VS 铝散热器

作者:admin 时间:2020-03-27 11:12

铜散热器 VS 铝散热器

重量、寿命、成本,这些不说了,咱就只谈散热能力,把纯铜和纯铝这两种材料的一些物理特性作了个简单对比:


         大家觉得铜的导热能力强,就是因为铜的导热系数比铝的要高不少(此处指纯铜和纯铝),这个也确实是,在中学都学过的。但是一个散热器散热能力的好坏不仅仅只考虑材料的导热系数有关,还和散热面积、散热器的形状、空气流动等状况有关。

          再看后两个参数,你光看比热容这个数字,肯定会说,哇,铜的比热容更小啊,它的温度升的更快,不是更容易散热(热力学定律,温度梯度越大,传热越快),似乎是没错,但是……你还要看看它们的密度。

铜的密度是铝的3.3倍,散热器是一个讲尺寸的产品,不能无限做大,那同样体积大小下,到底是铜的热容小还是铝的热容小呢?不妨简单计算下。

假设都是一立方厘米大小的材料,铜的重量为8.9克,让它上升1K,需要3.4KJ的热量,此大小下铝的重量为2.7克,让它上升1K,需要的热量是2.4KJ,也就是说,单位体积下,铝的热容量只有铜的70%,它的散热更快。


所以说,铜的导热系数虽然比铝的高,热量从CPU到环境间的传递阻力小,但是,同体积下它的热容量更大些,温度上升慢,这样温度梯度小,综合传热能力并不见得比铝的好多少。

在热力学中,传热速率方程式为Q=KAΔt,其中Q为传递的热量,K为材料的导热系数,A为传热面积,Δt为温度差,在同样体积下,假设A是一样的,Q主要就由材料导热系数与热量传递介质间的温度差决定了。CPU的散热其实是两个过程,一个是从CPU到散热器,另一个是从散热器到环境(空气)。对于纯铜散热器,热量从CPU到散热器,因为K更大,Δt也大(散热器与CPU间的温度差,因为同体积下铜的升温慢),这个过程中的传热速率是明显好过纯铝散热器的,但是到了第二个阶段,热量从散热器传到空气时,K是一样的(都是空气),Δt则是纯铜散热器更小(这儿是散热器与空气的温度差),在这个过程,纯铜散热器的效率是低于铝质散热器的。之前一直有个说法,铜吸热快,铝散热快,还是很有道理的。