散熱設(shè)計(jì)指對(duì)電子設(shè)備的耗熱元件以及整機(jī)或系統(tǒng)采用合適的冷卻技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以對(duì)它們的溫升進(jìn)行控制，從而保證電子設(shè)備或系統(tǒng)正常、可靠地工作。作者通過三篇文章向大家詳細(xì)介紹產(chǎn)品冷卻設(shè)計(jì)的原理、方式。希望拋磚引玉，和大家一起討論、學(xué)習(xí)。

熱傳遞有三種基本方式：導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）、對(duì)流和輻射

(1)導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）

由于物體內(nèi)部分子、原子和電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，而組成物體的物質(zhì)并不發(fā)生宏觀的位移，將熱量從高溫區(qū)傳到低溫區(qū)的過程稱為導(dǎo)熱（或熱傳導(dǎo)）。

在氣體中，導(dǎo)熱是氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果。氣體溫度越高，其分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能越大，不同能量水平的分子相互碰撞的結(jié)果使熱量從高溫處傳到低溫處。

在導(dǎo)電固體中，相當(dāng)多的自由電子在晶格之間像氣體分子那樣，通過相互碰撞傳遞能量。在不導(dǎo)電的固體中，熱量的傳遞是通過晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，即原子、分子在平衡位置附近的振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)于液體的導(dǎo)熱機(jī)理目前尚未獲得統(tǒng)一的認(rèn)識(shí):一種觀點(diǎn)認(rèn)為液體的導(dǎo)熱原因類似于氣體分子的相互碰撞，只是液體分子之間的距離較小，分子間的作用力影響大于在氣體分子間的作用力對(duì)碰撞過程的影響;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為液體的導(dǎo)熱原因類似于非導(dǎo)電固體，主要依靠彈性波的作用。

(2)對(duì)流

對(duì)流：流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，依靠冷熱流體互相摻混和移動(dòng)所引起的熱量傳遞方式。

流體（氣體或液體）通過自身各部分的宏觀流動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的過程。因流體的熱導(dǎo)率很小，通過熱傳導(dǎo)傳遞的熱量很少，對(duì)流是流體的主要傳熱方式。對(duì)流可分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。

自然對(duì)流:如果流體的運(yùn)動(dòng)是由于流體密度差和溫度梯度而引起的，則這種傳熱過程稱為自由對(duì)流或自然對(duì)流。

在自由對(duì)流傳熱中，上部較熱流體與底部較冷流體間的密度差引起流體上升

影響自由對(duì)流熱阻的重要因素包括流體中的溫度梯度以及表面的位置和方向，如（下表降低自由對(duì)流熱阻的方法）

降低自由對(duì)流熱阻的方法

強(qiáng)迫對(duì)流。如果流體的運(yùn)動(dòng)是由外力（如風(fēng)扇或泵）造成的，則這種傳熱過程叫做強(qiáng)迫對(duì)流。影響強(qiáng)迫對(duì)流熱阻的重要因素包括流體類型，它的速度及表面的外部特征（如圖）

增強(qiáng)流體湍流是增加強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)的有效方法

用來帶走熱的流體稱為冷卻劑?？諝馐亲钪匾睦鋮s劑。減小熱阻的方法如下。

減小熱阻的方法。

(3)輻射

輻射是在真空中進(jìn)行傳熱的唯一方式，它是量子從熱體（輻射體）到冷體（吸收體）的轉(zhuǎn)移。

不透明物體吸收落在它表面的一部分輻射能量，同時(shí)反射掉其余部分能量。吸收和反射的數(shù)量取決于物體表面特性，諸如顏色和粗糙度。理想的黑體吸收全部輻射能量，而理想的晶亮物體是反射所有的能量。一個(gè)表面的輻射特性是由一個(gè)稱為黑度的無量綱量來表征的。

副射傳熱速率與輻射體及吸收體溫度的關(guān)系

黑度也在0和1之間，完全黑體的黑度為1，完全發(fā)光體的黑度為0，實(shí)際物體的黑度在0和1之間，典型的金屬和非金屬材料的黑度在（表）給出。

減小輻射熱阻的方法

a.采用黑度大材料

b.輻射體對(duì)于吸收體要有良好的視角

c.面積大

冷卻方法的選擇

冷卻方法的選擇根據(jù)散熱設(shè)備的熱密度（表面散熱功率系數(shù)或體積發(fā)熱功率系數(shù)）來確定（圖-發(fā)熱功率系數(shù)）。

表面散熱系數(shù)功率系數(shù)適合用于設(shè)備外部散熱形式的選擇；體積發(fā)熱功率系數(shù)適合于設(shè)備內(nèi)部散熱形式的選擇（表-冷卻方式的選擇）

發(fā)熱功率系數(shù)

冷卻方式的選擇

常用冷卻技術(shù)單位面積的最大功率

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