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引用:
Originally posted by HigH
考慮銅在27度時的密度8933(kg/m^3)
定壓比熱Cp = 385 (J/kg-K)
熱容量 = 8933*385 = 3439.2(kJ/m^3-K)
鋁27度時密度2702(kg/m^3)
定壓比熱Cp = 903(J/kg-K)
熱容量 = 2702*903 = 2439.9(kJ/m^3-K)
表示單位體積下,銅能比鋁裝下更多的熱量
雖銅的表面溫度與熱擴散率都較高,但 "可能" 無法彌補熱容量的差異
因此在熱源移除後,整個銅塊的降溫的速度也許較慢
至於會不會真的較慢,還得考慮體積與表面積的比值與對流熱傳的速度
沒仔細算過,沒辦法完全肯定
不過我之前的確沒有考慮到熱容量的問題^^;
這部分個人持保留態度,因為銅熱容量雖然較大
但與穩態熱傳速率卻無關係
一維穩態熱傳導公式 q = k(dT/dx)
q是熱傳率,k是熱傳導係數,dx是銅片厚度,dT是中心與表面溫度差
式中看不到任何有關熱容量的項
因此在穩態熱傳中,銅只充當導熱的介質而已,熱容量可以忽略之
而q傳到表面時,必須有其他型態的熱傳把熱帶走
以CPU散熱器來說,帶走熱量的是空氣的對流
因此公式會變成 q = k(dT/dx) = h(Ti-To)
後續發展前面幾篇文章已經講過了
直接引出結論:
當熱源穩定時,銅散熱器的熱傳導效率會比鋁還好
(當然還是要再次強調,兩個散熱器必須長的一模一樣才能比較)
另外風扇沒力,銅散熱器散熱會變差的問題,跟流體力學比較有關係
流體流過一個板狀物體,會因為本身的黏滯效應
接近板面的流體會黏住,與板的相對速度為零
離板面較遠的流體還是會繼續前進
流體剛接觸板子時只有極接近板面的薄薄一層受影響
但是流體是有黏性的,黏住的流體會對其他運動中的流體產生拉力
漸漸的,流體越流越深入,受影響的流體也越來越厚
這層受影響的流體稱為boundary layer(邊界層)
因為邊界層的關係,冷空氣將難以接近到金屬壁
若管路狹小,後方空氣的"壓力"又不足,空氣可能進入短短一段範圍就停止了
增加空氣壓力的方法只有加強風力
但有人會說,加強風力,Reynolds number(雷諾數)會變大,空氣會變成紊流
這麼一來邊界層反而更大,空氣更難以進入
到底邊界層的影響會不會大於後面空氣的壓力,這我就不是粉清楚
也許無力扇吹出來的風也是紊流,那從層流 --> 紊流造成的邊界層厚度大增就不是粉重要了
這段的結論是啥?
其實只是在說散熱片太密也不行,會阻礙空氣流動
太疏也不行,空氣與金屬的接觸面積會不夠
唯有風扇與散熱片匹配良好的散熱器材能有最佳效果
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閣下熱傳學的不錯。
但是你最後一段錯了。Turbulence才是熱對流大大的增強情況。
一般大學在紊流熱對流方面講的頗少，這不能怪你。
熱邊界層會造成熱量的難以發散，降低熱傳效率。然而形成eddy的turbulence就可以打亂這熱邊界層。
在流體邊界層成長裡，傳輸區的熱傳效率頗差，然後成長到了紊流區就以誇張的曲線增強Nusselt number.
為何 pin fin 會比一般的長條型鰭片有更加的熱對流係數? 就是因為它的空氣容易流動，推動空氣降低熱邊界層的成長。 風扇只是增加Reynolds number 而已，在低速流裡用處頗大，但是速度一高，甚至接近一馬赫，這結論就完全相反了。而且速度一高，這就得考慮到風扇葉片的邊界層分離現象，就有可能轉速高到恐怖，但是風量卻沒增加反而減少的情況。而且當壓差不大的情況[鰭片緻密]根本沒有機會產生紊流，要產生紊流這速度就得達到很恐怖的境界。這在電腦散熱裡可以說不會出現。 |