换热器设计实习报告.doc

换热器设计及系统优化 绪 论 散热器(俗称暖气片)，是将热媒的热量传导到室内的一种末设备，已成为生活中不可缺少的组成部分。其质量的优劣，性能的好坏，外观的华陋，直接关系到使用的安全性、经济性和装饰性等问题。因此，关注散热器，也就是关注自己的生活质量。 散热器起步较早发展成熟，当属欧洲，尤其是意大利。散热器在欧洲成熟出现的年代大家公认为19世纪末，1890年在欧洲贵族宅邸兴起，采用铸铁浮雕单柱形式，价格极其昂贵，作为一种生活中的奢侈品流行于上流社会。 1900-1920年代，伴随着散热器取暖的方便性、舒适性被厂泛认可和用于上流社会交际场所(如教堂、剧院)的需要，产生了散热量较大的多柱、铸铁浮雕散热器。满足了较大空间的楼堂馆所。 1920- 1930年代间，散热器第一次革命产生了单柱钢质散热器，明显地提高了生产量，较大量满足社会需求。 1930-1950年代，随着人们生活水平的不断提高，大多数人放弃生火取暖的基本方式。 追求更高生活水准。从而产生了大众化的散热器，即多柱铸铁和多柱钢质散热器. 1950-1960年，人们已经医治完毕第二次世界大战的创伤。产生了较为良好的工业革命成果，生活水平进一步提高。人们在满足取暖舒适的同时，在节能环保、美观装饰方面提出了更高的要求。铜质板式散热器以散热量大、外观简洁、大方、价格适中，受到人们青睐，成为主流产品。 1960-1980年人们考虑到铝材传热系数高的特点，希望其能取代铸铁和钢质散热器。但由于铸铝型材粗犷简单及不能很好解决碱性水质腐蚀问题，故而在1980-1990年期间散热器主流又回归到钢质。可人们要求其外观必须能和现代的家居格调相一致，满足人性化、个性化的要求。依据当时的生产工艺水平，大多数生产厂商普遍采用氩弧焊工艺插接式焊接，生产线条流畅的管式散热器。 1996年以后随着超声波自动焊接(激光焊)工艺的普及和焊接成本降低，国内生产厂商经过生产设备改造，大胆采用色彩，运用文化底蕴和卓越的创造力，以专业的国际化设计理念，创造出装饰性与采暖功能完美结合的现代钢质散热器。散热器是用来传导、释放热量的一系列装置的统称。目前散热器主要有采暖散热器、计算机散热器，其中采散热器又可根据材质和工作模式分为若干种，计算机散热器可根据用途和安装方法分为若干种。实习目的毕业实习有三个目的：1、使学生德、智、体全面发展，具有从事换热器产品、系统和控制智能的设计、维护、制造及开发基本能力的应用型专门人才。学生要有热能专业的基础理论，还要将理论与实践相结合，在实践中提高能力。通过毕业实习，可以进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补理论教学的不足，以提高教学质量。2通过毕业实习，使学生了解换热器产品、设备，提高对换热技术的认识，加深换热技术在工业各领域应用的感性认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺，为后续毕业设计打好基础。3通过生产（毕业）实习接触认识社会，提高社会交往能力，学习工人师傅和工程技术人员的优秀品质和敬业精神，培养学生的专业素质，明确自己的社会责任。 家庭供暖的终端设备 热源一般为城市集中供暖、小区自建锅炉房、家用壁挂炉等，通过热传导、辐射、对流把热量散热出来，让居室的温度得到提升。目前市场上销售的采暖散热器从材质上基本上分为铜管铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜铝复合散热器等，还有原有的铸铁散热器。 计算机散热器计算机散热器概述计算机部件中大量使用集成电路。众所周知，高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量，再通过各种方法将热量传递到远处，比如机箱内的空气中，然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。 散热器的种类非常多，CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器，这些不同的散热器是不能混用的，而其中最常接触的就是CPU的散热器。依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器，而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式，可以分为风冷，热管，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。 计算机散热器散热片材质 散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的，按导热性能从高到低排列，分别是银，铜，铝，钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵，故最好的方案为采用铜质。虽然铝便宜得多，但显然导热性就不如铜好（大约只有铜的百分之五十多点）。 常用的散热片材质是铜和铝合金，二者各有其优缺点。铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大（很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制），热容量较小，而且容易氧化。而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但导热性比铜就要差很多。有些散热器就各取所长，在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。 对于普通用户而言，用铝材散热片已经足以达到散热需求了。 计算机散热器散热方式 散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中，散热就是热量传递，而热量的传递方式主要有三种：热传导，热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式。比如，CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体（气体或液体）将热带走的热传递方式，在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量，日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的，在日常的热量传递中，这三种散热方式都是同时发生，共同起作用的。 实际上，任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重点不同罢了。比如普通的CPU风冷散热器，CPU散热片与CPU表面直接接触，CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片；散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走；而机箱内空气的流动也是通过热对流将 CPU 散热片周围空气的热量带走，直到机箱外；同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。 散热器的散热效率散热器材料的热传导率，散热器材料和散热介质的热容以及散热器的有效散热面积等等参数有关。 依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热，前者常见的是风冷散热器，而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式，可以分为风冷，热管，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。 风冷散热是最常见的，而且非常简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装简单等优点，但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。 热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。 液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。但热管和液冷的价格相对较高，而且安装也相对麻烦一些。 在选购散热器时，可以根据自己的实际需求以及经济条件来选购，原则是够用就好。 散热器与环境的热交换当热量传到散热器的顶部后，就需要尽快地将传来的热量散发到周边环境中去，对风冷散热器而言就是要与周围的空气进行热交换。这时，热量是在两种不同介质间传递，所依循的公式为Q= X A X T，其中T为两种介质间的温差，即散热器与周围环境空气的温度差；而为流体的导热系数，在散热片材质和空气成分确定后，它就是一个固定值；其中最重要的A是散热片和空气的接触面积，在其他条件不变的前提下，如散热器的体积一般都会有所限制，机箱内的空间有限，过大会加大安装的难度，而通过改变散热器的形状，增大其与空气的接触面积，增加热交换面积，是提高散热效率的有效手段。、要实现这一点，一般通过用鳍片式设计辅以表面粗糙化或螺纹等办法来增大表面积。 当热量传递给空气后，和散热片接触的空气温度会急速上升，这时候，热空气应该尽可能和周围的冷空气通过对流等热交换方式来将热量带走，对风冷散热器来说，最主要的手段便是提高空气流动的速度，使用风扇来实现强制对流。这点主要和风扇的设计和风速有关，散热器风扇的效能(例如流量、风压)主要取决于风扇扇叶直径、轴向长度、风扇转速和扇叶形状。风扇的流量大都采用 CFM为单位(英制，立方英尺/分钟)，一个CFM大约为0.028mm3/分钟的流量。 纯铝散热器 纯铝散热器是早期最为常见的散热器，其制造工艺简单，成本低，到目前为止，纯铝散热器仍然占据着相当一部分市场。为增加其鳍片的散热面积，纯铝散热器最常用的加工手段是铝挤压技术，而评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散热片的鳍片的高度，Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin，Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大，代表铝挤压技术越先进。 陶瓷散热器（又称陶瓷换热器） 陶瓷散热器。其生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷散热器放置在烟道出口较近，温度较高的地方，不需要掺冷风及高温保护，当窑炉温度1250-1450时，烟道出口的温度应是1000-1300，陶瓷换热器回收余热可达到450-750，将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，这样直接降低生产成本，增加经济效益。 陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，因为它较好地解决了耐腐蚀，耐高温等课题，成为了回收高温余热的最佳换热器。经过多年生产实践，表明陶瓷换热器效果很好。它的主要优点是：导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。是目前回收高温烟气余热的最佳装置。 纯铜散热器 铜的热传导系数是铝的1.69倍，所以在其他条件相同的前提下，纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题，很多标榜“纯铜散热器”其实并非是真正的100的铜。在铜的列表中，含铜量超过99的被称为无酸素铜，下一个档次的铜为含铜量为85以下的丹铜。目前市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都在介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85都不到，虽然成本很低，但其热传导能力大大降低，影响了散热性。此外，铜也有明显的缺点，成本高，加工难，散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用。红铜的硬度不如铝合金AL6063，某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝；铜的熔点比铝高很多，不利于挤压成形( Extrusion )等等问题。 铜铝结合技术 在考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点后，目前市场部分高端散热器往往采用铜铝结合制造工艺，这些散热片通常都采用铜金属底座，而散热鳍片则采用铝合金，当然，除了铜底，也有散热片使用铜柱等方法，也是相同的原理。凭借较高的导热系数，铜制底面可以快速吸收CPU释放的热量；铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成最有利于散热的形状，并提供较大的储热空间并快速释放，这在各方面找到了的一个均衡点。 热量从CPU核心散发到散热片表面，是一个热传导过程。对于散热片的底座而言，由于直接与高热量的小面积热源接触，这就要求底座能够迅速将热量传导开来。散热片选用较高热传导系数的材料对提高热传导效率很有帮助。通过热传导系统对照表可以看出，如铝的热传导系数237W/mK，铜的热传导系数则为401W/mK，而比较同样体积的散热器，铜的重量是铝的3倍，而铝的比热仅为铜的2.3倍，所以相同体积下，铜质散热器可以比铝质散热器容纳更多的热量，升温更慢。同样厚度的散热器底座，铜不但可以快速引走热源如CPU Die的温度，自己的温度上升也比铝的散热片缓慢。因此铜更适合做成散热器的底面。 不过，这两种金属的结合比较困难，铜和铝之间的亲和力较差，如果接合处理不好，便会产生较大的介面热阻(即两种金属之间由于不充分接触而产生的热阻)。在实际设计和制造中，厂商总是尽可能降低介面热阻，扬长避短，往往这也体现了厂商的设计能力与制造工艺。 常见的铜铝结合工艺包括： 扦焊 扦焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料，在低于母材熔点而高于焊料熔点的温度下，利用液态焊料润湿母材，填充接头间隙，然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有：材料前处理、组装、加热焊接、冷却、后处理等工序。常用的扦焊方式是锡扦焊,铝表面在空气中会形成一层非常稳定的氧化层(AL2O3),使铜铝焊接难度较高,这是阻碍焊接的最大因素。必须要将其去除或采用化学方法将其去除后并电镀一层镍或其它容易焊接的金属，这样铜铝才能顺利焊接在一起。 散热片上的铜底是进行热的传导，要求的不仅是机械强度，更重要的是焊接的面积要大(焊着率要高)，才能有效地提升散热效能，否则不但不会提升散热效能，反而会使其比全铝合金的散热片更加糟糕。 贴片、螺丝锁合 贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合，这样做的主要目的是增加散热器的瞬间吸热能力，延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期。经过测试发现：在铝散热片底部与铜块之间使用高性能导热介质，施加80Kgf的力压紧后用螺丝将其锁紧，其散热效果与铜铝焊接的效果相当，同样达到了预计的散热效能提升幅度。 这种方法较焊接简单, 而且品质稳定，制程简单，投入设备成本较焊接低，不过只是作为改进，所以性能提升不明显。虽然有散热膏填充，铜片与铝底之间的不完全接触仍然是热量传递的最大障碍。 制造的主要工序有：铜片裁切、校平(平面度小于0.1mm、钻孔、涂抹导热介质钻孔、攻牙、清洗、强力预压程序、两段式锁合作业、定扭力锁螺丝。 贴片工艺的重点在于控制好铜、铝平面度和粗糙度，以及锁螺丝的扭力等因素，即可得到一定的效能提升，是一种不错的铜铝结合方式。如果使用的导热介质性能低劣，或是铜块平整度不良，热量就不能顺利地传导至铝的散热片表面，使散热效果大打折扣。另外，螺丝的锁合力和铜材的纯度不够，都是不良的影响因素。 塞铜 嵌铜 塞铜方式主要有两种，一种是将铜片嵌入铝制底板中，常见于用铝挤压工艺制造的散热器中。由于铝制散热器底部的厚度有限，嵌入铜片的体积也受到限制。增加铜片的主要目的是加强散热器的瞬间吸热能力，而且与铝制散热器的接触也很有限，所以大多数情况下，这种铜铝散热器比铝制散热器的效果好不了多少，在接触不良的情况下，甚至为妨碍散热。还有一种是将铜柱嵌入鳍片呈放射状的铝制散热器中。Intel原装散热器就是采用了这样的设计。铜柱的体积较大，与散热器的接触较为充分。采用铜柱后，散热器的热容量和瞬间吸热能力都能增长。这种设计也是目前OEM采用较多的。 比较少见的三角底座 塞铜工艺在制造中一般通过如下方式实现： 机械式压合 机械式压合方式是将一块直径尺寸大于铝孔径的铜块，通过机械的方式，将其压合在一起，因为铝有延展性，所以铜可以在常温下与铝质散热片结合，这种方式的结合的效果也是比较可观，但有一个致命的缺点就是铜在被挤压进入铝孔的过程中，铝孔内表面容易被铜刮伤，严重影响热的传导。这要通过合理搭配过盈量以及优化设计铜块的形状来避免此类问题的产生。 热胀冷缩结合 在铝的散热片底部加工一个直径=D1的圆孔，另外做一个直径=D1+0.1MM 的铜柱，利用金属材料的热胀冷缩特点，将铝质散热片加热至400，其受热膨胀圆孔直径扩张至D1+0.2MM以上。利用专门机器在高温下将常温(或冷却后的)铜柱快速塞入铝质散热片之圆孔内，待其冷却收缩后，铜柱与铝质散热片就能紧密结合一体。这也是一种可靠的方法，其铜铝稳定性很高，由于没有使用第三方介质，结合紧密度最佳。塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻，不但保证了铜铝结合的紧密程度，更充分利用了两种金属材料的散热特性。 但要注意铜柱和圆孔的直径尺寸及表面粗糙度的品质控制，这些会对其散热效果有一定的影响。 在经过塞铜工艺处理后，散热器底面往往还要经过“铣”和“磨”处理。铣工艺针对塞铜处理中的铜芯。磨工艺则针对整个散热片底部进行磨平处理。 锻造工艺(冷锻) 锻造工艺主要由ALPHA公司掌握，其是在金属的特殊物理状态(降伏状态)下用高压将其压入锻造模具，并在模具上预置铜块，塞入降伏态的铝中。由于降伏态时铝的特殊性质(非液态，柔软，易于加工)，铜和铝可以完美的结合，达到中间无空隙，介面热阻很小。锻造工艺难度大，成本高，所以成品价格高昂，属于非主流产品。采用这种工艺的散热片一般都带有许多密密麻麻的针状鳍片。这种工艺制造的散热片样式丰富，设计的想象空间较大，但成本也相对较高。 插齿(Crimped Fin) 插齿工艺大胆改进传统的铜铝结合技术。先将铜板刨出细槽，然后插入铝片，其利用60吨以上的压力，把铝片结合在铜片的基座中，并且铝和铜之间没有使用任何介质，从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传到能力，并且可以生产铜片插铝座，铜片插铜座等各种工艺产品，来满足不同的散热热需求。这种技术充分的延长了一部分铜铝结合技术的寿命。 除了上面介绍的外，还有一些铜铝结合的方法，但工艺主要都是得保证铜与铝的热接触面的结合品质。否则其散热效果还不如全铝合金散热片。新的制程是需要不断验证，不断改进，最终才会达成预期的效果，在选用铜铝结合的散热器时切不可只看外观，只有实际对比才能买到一个品质优良的铜铝结合散热器。 散热器的加工成型技术 从某些角度看，散热器的加工成型技术决定了散热器的最终性能，也是厂商技术实力的最重要体现。目前散热器的主流成型技术多为如下几类： 铝挤压技术(Extruded) 铝挤压技术简单的说就是将铝锭高温加热至约 520540，在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具，作出散热片初胚，然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。铝挤压技术较易实现，且设备成本相对较低，也使其在前些年的低端市场得到广泛的应用。一般常用的铝挤型材料为 AA6063，其具有良好热传导率(约160180 W/m.K)与加工性。不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1：18，所以在有限的空间内很难提高散热面积，故铝挤散热片散热效果比较差，很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。 铝压铸技术 除铝挤压技术外，另一个常被用来制造散热片的制程方式为铝压铸，通过将铝锭熔解成液态后，填充入金属模型内，利用压铸机直接压铸成型，制成散热片，采用压注法可以将鳍片做成多种立体形状，散热片可依需求作成复杂形状，亦可配合风扇及气流方向作出具有导流效果的散热片，且能做出薄且密的鳍片来增加散热面积，因工艺简单而被广泛采用。一般常用的压铸型铝合金为ADC12，由于压铸成型性良好，适用于做薄铸件，但因热传导率较差(约 96 W/m.K)，现在国内多以 AA1070 铝料来做为压铸材料，其热传导率高达 200 W/m.K 左右，具有良好的散热效果。 不过，以 AA1070 铝合金压铸散热器存在着一些其自身无法克服的先天不足： (1)压铸时表面流纹及氧化渣过多，会降低热传效果。 (2)冷却时内部微缩孔偏高，实质热传导率降低(K200 W/m.K)。 (3)模具易受侵蚀，致寿命较短。 (4)成型性差，不适合薄铸件。 (5)材质较软，容易变型。 随着CPU主频的不断提升，为了达到较好的散热效果，采用压铸工艺生产的铝质散热器体积不断加大，给散热器的安装带来了很多问题，并且这种工艺制作的散热片有效散热面积有限，要想达到更好的散热效果势必提高风扇的风量，而提高风扇风量又会产生更大的噪音。 散热器的加工成型技术 接合型制程 这类散热器是先用铝或铜板做成鳍片，之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散热底座上。结合型散热器的特点是鳍片突破原有的比例限制，散热效果好，而且还可以选用不同的材质做鳍片。此制程之优点为散热器Pin-Fin比可高达60以上，散热效果佳，且鳍片可选用不同材质制作。 其缺点在于利用导热膏和焊锡接结合的鳍片与底座之间会存在介面阻抗问题，从而影响散热，为了改善这些缺点，散热器领域又运用了2种新技术。 首先是插齿技术，它是利用60吨以上的压力，把铝片结合在铜片的基座中，并且铝和铜之间没有使用任何介质，从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传到能力。 其次是回流焊接技术，传统的接合型散热片最大的问题是介面阻抗问题，而回流焊接技术就是对这一问题的改进。其实，回流焊接和传统接合型散热片的工序几乎相同，只是使用了一个特殊的回焊炉，它可以精确的对焊接的温度和时间参数进行设定，焊料采用用铅锡合金，使焊接和被焊接的金属得到充分接触，从而避免了漏焊空焊，确保了鳍片和底座的连接尽可能紧密，最大限度降低介面热阻，又可以控制每一个焊点的焊铜融化时间和融化温度，保证所有焊点的均匀，不过这个特殊的回焊炉价格很贵，主板厂商用的比较多，而散热器厂商则很少采用。一般说来，采取这种工艺的散热器多用于高端，价格较为昂贵。 可挠性制程 可挠性制程通过先将铜或铝的薄板，以成型机折成一体成型的鳍片，然后用穿刺模将上下底板固定，再利用高周波金属熔接机，与加工过的底座焊接成一体，由于制程为连续接合，适合做高厚长比的散热片，且因鳍片为一体成型，利于热传导的连续性，鳍片厚度仅有0.1mm，可大大降低材料的需求，并在散热片容许重量内得到最大热传面积。为达到大量生产，并克服材质接合时之接口阻抗，制程部份采上下底板同时送料，自动化一贯制程，上下底板接合采高周波熔焊接合，即材料熔合来防止接口阻抗的产生，以建立高强度、紧密排列间距的散热片。由于制程连续，故能大量生产，且由于重量大幅减轻，效能提升，所以能增加热传效率。 锻造制程 锻造工艺就是将铝块加热后将铝块加热至降伏点，利用高压充满模具内而形成的，它的优点是鳍片高度可以达到50mm以上，厚度1mm以下，能够在相同的体积内得到最大的散热面积，而且锻造容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。但锻造时，由于冷却塑性流变时会有颈缩现象，使散热片易有厚薄、高度不均的情况产生，进而影响散热效率，因金属的塑性低，变形时易产生开裂，变形抗力大，需要大吨位(500吨以上)的锻压机械，也正因为设备和模具的高昂费用而导致产品成本极高。且因设备及模具费用高昂，除非大量生产否则成本过高。 全世界目前有能力制造出冷锻散热片厂商并不多，最为有名的就是日本的ALPHA，而台湾就是Taisol，MALICO-太业科技。冷锻的优点是可以在制造出散热面积比铝挤还大的散热片，且因铝挤制造过程是拉伸，所以铝金属组织是承水平方向扩大，而冷缎方向是垂直压缩的，因此对于散热上，冷锻占较大的优势，缺点是成本高，有技术可制造生产的厂商亦不多。 笔记本散热器1、最简单篇(垫比你本本小的书) 如果在炎炎夏日,你的本本的温度在彪升的话,你是否很着急呢?告诉你个最简单的散热大法:lol.拿本厚点的书本垫在本本的下面,这样可以使本本下的空气更加流通.但书本的大小一定要比笔记本电脑的小,因为笔记本的最大的散热部件是本本的CPU和硬盘.而硬盘和CPU一般在电脑的两边,或者可以用手触摸找到发热量最大的部位.所以你要避开发热量大的部位,你可以把你的厚书本垫在中间,还有如果你的本本较小,那垫本本的书本就要找本小点的书了，如果你身边有个电扇的话也让本本一起扇扇,摸摸本本的温度是不是降低了很多呢。 2、比较简单篇(垫散热效果好的东东) 有些电脑可能散热面积大,或者电脑本身就比较小，不能用上一种方法散热,那再介绍个简单的方法.也是在本本下垫东西，垫的东西当然要有良好的导热性。 垫石板，大家不要惊讶，有的人的电脑下垫的就是一块大理石石板，据说效果很好，当然你要能找到块小巧的石板。 垫水袋，找不到石板就去买个水袋吧,所谓的水袋也就是夏天有些人家会去市场买来的水枕头.;P他的样式简单,想必你一定见过吧,去日用品市场逛逛一定能找到.买来后把他垫在本本下面.大功告成了。 3.耗费篇(买散热设施) 如果你对这些散热不是很满意的话,你也在加些辅助设施.不过这些装备就要耗费你的银子了.你可以去买散热底座或笔记本专用散热风扇.价格在80到200之间，但本人并不推荐大家去买个价格昂贵的散热器，你还不如用这些钱买个家用电风扇吹的风可大了，你扇到了，本本也散到了，如果事先在把本本垫空了，那散热效果绝对比那些小功率的散热器好。 散热器材质对传导的影响CPU的Die通常不到2平方厘米，但功耗却达到几十、上百瓦，如果不能及时将热量传导出去，热量一旦在Die中积聚，将会导致严重的后果。 对散热器来说，最重要的是其底座能够在短时间内能尽可能多的吸收CPU释放的热量，即瞬间吸热能力，这只有具备高热传导系数的金属才能胜任。对于金属导热材料而言，比热和热传导系数是两个重要的参数。 热传导系数的定义为：每单位长度、每K，可以传送多少W的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表： 热传导系数 (单位: W/mK) 银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 铅 34.8 1070型铝合金 226 1050型铝合金 209 6063型铝合金 201 6061型铝合金 155 由此可以看出，银和铜是最好的导热材料，其次是金和铝。但是金、银太过昂贵，所以，目前散热片主要由铝和铜制成。但由于铜密度大，工艺复杂，价格较贵，所以现在通常的风扇多采用较轻的铝制成，当然，对风冷散热器来说，在考虑材质的时候除了热传导系数外，还必须考虑散热器的热容量，综合这两项参数，铝的优越性就体现出来。不过，本文只讨论热传导方面，对那些我们将在下一部分详细讨论。 要提高散热器底座的热传导能力，选用具有较高的热传导系数的材质是一方面，但另一方面也要解决好热源如CPU与散热器底座的结合的紧密程度问题。根据热传导的定律，在材质固定的前提下，传导能力与接触面积成正比，与接触距离成反比。接触面积越大，就能使热量越快地散发出去，但对CPU来说其Die是固定的，所以结合距离就更显重要。 尽管从理论上讲，散热片底座是能和CPU紧密接触的，但客观说来，无论两个接触面有多么平滑，它们之间还是有空隙的，即存在空气，而空气的导热性能很差，这就需要设计优异、抓紧力强大的扣具来将散热片紧密地扣在CPU上，另外，需要用一些导热性能更好而且能变形的东西代替空气来填补这些空隙，如导热硅脂或者散热胶带。理想的情况就是扣具将散热片紧紧固定在CPU上，散热片和CPU的接触完全平行以保持接触面积最大，它们之间一些微小的空隙完全由硅脂填充以保持接触热阻最小。 但是，必须要明确一点，无论哪种导热硅脂或散热胶带，其作用只能是辅助性的，与铜质的散热底座材质相比，其热阻大了很多倍。要实现散热器底座的热传导能力最大化，还要首先必须保证散热器底座的光滑与平整，这样才能真正减小散热器与CPU接触面之间的空隙。 散热器底面处理工艺常用的底面处理工艺包括： 拉丝工艺(研磨) 拉丝工艺也是使用最多的底面处理工艺。拉丝时使用某种表面具有一定粗糙程度及硬度的工具，常见的如砂纸、锉等，对物体处理表面进行单向、反复或旋转的摩擦，借助工具粗糙表面摩擦时的剪削效果去除处理表面的凸出物；当然，磨平凸出物的同时也会在原本平整的表面上造成划痕。故而应采用由粗到细循序渐进的过程，逐渐减小处理表面的粗糙程度。 拉丝工艺的特征 : 一条条平行的磨痕 盘铣工艺(切削) 盘铣工艺是指将散热器底面固定之后通过高速旋转的刀具切割散热器表面，刀具始终在同一平面内旋转，因此切割出来的底面非常平整。与拉丝工艺相同，盘铣工艺使用的刀具越精细，切割出的底面的平整程度越高。盘铣工艺的制造成本较高，但相对拉丝只需要两三道工序，比较省时，并且效果也比较理想。 盘铣工艺特征 : 弧形的磨痕 数控机床 数控机床应用于散热片的底面平整处理主要采用的工艺仍然是铣。但与传统盘铣不同，数控铣床的刀具可以通过单片机精确控制与散热片间的相对距离。刀具接触散热片底面后，两者水平方向相对运动，即可对传统盘铣中刀具空隙留下的未处理部分进行切削，而达到完整的平面效果，不许任何后续处理即可获得镜面一般的效果，平整度可小于0.001mm。 其他工艺 除上述几种外，还有其他对散热器底处理的工艺，如抛光，不过，相对而言，抛光处理更多地是出于散热器美观方面的考虑，对散热器底面平整度没有太大的改善，且处理成本较高。 正如我们在前面所说，散热器底面无论怎么处理，这种机械工艺不可能做出完全标准的平整面，在CPU与散热器之间存在的沟壑或空隙总是不可避免的。存在于这些空隙中的空气对散热器的传导能力有着很大的影响，人所共知，空气的热阻值很高，因此必须用其他物质来降低热阻，否则散热器的传导性能会大打折扣，甚至无法发挥作用。这便是导热介质的由来。它的作用就是填充热源如CPU与散热器之间大大小小的空隙，增大发热源与散热片的接触面积。 导热硅脂的性能参数由于导热硅脂属于一种化学物质，因此它也有反映自身工作特性的相关性能参数。只要了解这些参数的含义，就可以判断一款导热硅脂产品的性能高低。 工作温度 工作温度是确保导热硅脂处于固态或液态的一个重要参数，温度过高，导热硅脂会因黏稠度降低而变成液态；温度过低，它又会因黏稠度增加变成固态，这两种情况都不利于散热。导热硅脂的工作温度一般在-50180。对于导热硅脂的工作温度，一般不用担心，毕竟通过常规手段很难将CPU的温度超出这个范围，除非您打算用液氮制冷那个温度下大部分导热硅脂才会失去作用。 热传导系数 与常用的散热器材质相比，导热硅脂的热传导系统要小很多，目前一般规范中，对导热硅脂的热传导系数要求为1.13W/mK，与铜的401W/mk相比，差距不可同日而语，但与空气相比，仍高了许多。由此也可见，散热器底面是否平滑是多么重要，某些厂商宣称其底面不够平整的散热器只需靠导热硅脂填充而不影响其散热能力的说法是不妥当的。 热阻系数 热阻系数表示物体对热量传导的阻碍效果。热阻的概念与电阻非常类似，单位也与之相仿（/W），即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。热阻显然是越低越好，因为相同的环境温度与导热功率下，热阻越低，发热物体的温度就越低。热阻的大小与导热硅脂所采用的材料有很大的关系。 介电常数 对于部分没有金属顶盖保护的CPU而言，介电常数是个非常重要的参数，这关系到计算机内部是否存在短路的问题。普通导热硅脂所采用的都是绝缘性较好的材料，但是部分特殊硅脂(如含银硅脂等)则可能有一定的导电性。当然，目前的CPU都加装了用于导热和保护核心的金属顶盖，因此不必担心导热硅脂溢出而带来的短路问题，但在涂抹时也必须注意不要将导热硅脂误涂到其他地方如主板上。 主流散热器所用导热硅脂的介电常数都大于5.1。 黏度 黏度即指导热硅脂的黏稠度。一般来说，导热硅脂的黏度在68左右。 使用导热硅脂的注意事项 导热硅脂涂抹时最重要的是均匀，能够覆盖CPU核心就可以，完全没必要涂抹太多甚至厚厚一层，那样反而会影响散热器的性能，要清楚所谓的导热硅脂的热传导系数高只是相比于空气而言，与散热器材质如铜甚至铝相比，要低得多。 此外，大多数普通导热硅脂在使用一年或更长时间后，会出现“干化”或“硬化”现象，大大影响散热效果。因此，要保证系统长期稳定地工作，定期清理并重新涂抹硅脂也是必要的。 选配电脑散热器要适合尤其夏季长时间使用电脑，常使电脑“发高烧”。作为电脑降温“良药”的散热器越来越受到消费者的欢迎。不少商家表示，电脑散热器随着天气的愈加炎热，已进入热销时期。 大部分购买电脑散热器的消费者都是笔记本电脑的使用者。有的人使用笔记本电脑主要用来炒股，经常从早上一直开到下午3点多，用手一摸滚烫，所以想到买个散热器给电脑降降温。2007年，各品牌笔记本电脑的散热器价格从40200元不等。业内人士表示，对于笔记本电脑的使用者来说，要尽量使用高档的散热器。 据介绍，有些买电脑散热器的消费者都想买功率大的产品，他们认为散热器的风扇功率越大，风力就越强劲，散热效果也越好。其实只要能够保证电脑的CPU在安全温度以下就可以了，不必过分强调风扇功率的大小，用功率过大的风扇会对电源产生额外的负担，有可能产生一些隐性故障。 购买电脑散热器的注意事项看形状 鳍形散热器通过薄薄的铝板折弯而成，看起来就像手风琴的风箱；涡流散热器每个散热叶片都向一个方向倾斜，有助于空气流通。这两种产品的散热功能比较强。 看材质 铝挤压型材的散热器价格最低，但散热效果不好；金、银、铜材质的散热器散热效果不错，但造价高，重量大。性价比最高的是铝合金材质的散热器。 看面积 散热器是通过对流的形式将热散发掉，表面积越大，散热效果越好。在选择散热器时，也应该对散热器的散热面积给予关注。 其他：选择铝制品散热器时，还要注意散热器的底部不能太厚，因为铝的导热性不太好，太厚了会影响热量的传递；另外，散热器表面的导流槽应密一些，这样可以确保散热器能与空气有较大的接触面积，从而增强散热效果。不建议购买静音被动笔记本电脑散热器，因为笔记本电脑底部垫脚设计与散热器的接触面积极小，很难从机身将热量传导到散热器上。 风冷散热器随着PC内部组件功耗及发热量的不断提升，如何有效地为PC降温便成了亟待解决的问题，各式各样的散热器竞相面市。从散热方式上看，目前PC散热仍然是最常见几种：风冷、水冷、被动散热。其中水冷散热产品价格偏高，安装繁琐；被动式散热的性能偏低，制作工艺上的限制更使其价格没有优势；至于其他如液氮、干冰之类则更属专家玩家的选择。风冷散热性能优良、价格更低廉、安装更简便、应用更广泛，现在及在今后相当长一段时期内仍是PC降温散热的主流。 风冷散热器从结构上来说，一般分为4个部分：散热风扇、散热鳍片、扣具及附带的调速装置。 风扇 PC散热器中的风扇主要有如下两种： 轴流风扇（方型扇，圆形扇）：轴流风扇以其便宜的价格使用最广泛。其工作原理是利用风扇叶片的扬力使空气在轴向方向流动，其风扇叶片一般与电动机直接相连，体积小，重量轻。 离心风扇（涡轮风扇）：离心式风扇也叫涡轮风扇，利用离心力，空气在叶片的半径方向流动，可以得到很高的风压，可装置在通风阻抗大的场合发挥效果，显卡散热中多使用此类风扇。 风扇承轴技术 在PC直流风扇领域按承轴技术可分为以下几类：油封轴承、滚珠轴承（又分单滚珠和双滚珠两种）液压轴承、磁悬浮轴承、流体保护系统轴承（又称为合金轴承）等。 在国内散热器市场应用较多的轴承技术有：滚珠轴承，油封轴承以及液压轴承。油封轴承风扇有制造成本低廉、工艺简单、低噪音小的优势，但是使用寿命很低，一般国产扇寿命最高只有5000-8000小时，而进口扇最高可达1,5000小时。滚珠轴承风扇使用寿命可以达到40,000小时，噪音比油封轴承风扇大，但成本较高。液压轴承则在工作的噪音和使用寿命上都有突破，寿命可达到4,0000小时。 风扇口径 风扇口径对风扇的出风量也有直接的影响，一般说来，风扇的口径越大，那么该风扇的出风量也就越大，风力效果的作用面也就越大。一般8CM以上大口径的风扇主要应用于机箱，电源以及目前高端的静音散热器。8CM以下的产品应用较广，大到机箱电源小到内存显卡等。大尺寸散热风扇相比尺寸较小的风扇，可以在转速、噪音更低的情况下获得更大的风量。 扇叶倾斜角度与扇叶数量 一般情况下，扇叶的倾斜角度在35左右最为合适。选购扇时不要选择扇叶过多或者过少的产品一般扇叶数量在68片之间。如果风扇的风压高,但扇叶的倾斜角较小，那么风扇的排风量小但转速高，带走热量的速度快，比较适合全铝材质的散热鳍片。若扇叶倾斜角度较大，那么风扇的排风量较大适合全铜材质的散热鳍片。而铜铝结合的散热鳍片在搭配风扇时，取其中间。同样风量的情况下，散热效果和风的流动方式有关。 风量和风压是两个相对的概念。一般来说，要设计风扇的风量大，就要牺牲一些风压。如果风扇可以带动大量的空气流动，但风压小，风就吹不到散热器的底部这就是为什么一些风扇转速很高，风量很大，但就是散热效果不好的原因。 风扇功率 风扇功率是影响风扇散热效果的一个很重要的条件？在其他条件相同的前提下，功率越大,风扇的风力越强劲，散热性能就越强劲。选择多大功率的风扇完全由你的CPU发热量来决定。目前市场上出售的都是直流12V的风扇，功率从0.X到5.X瓦不等（风扇的功率12V电压电流）。 散热鳍片其实就是一个被动的热交换体，这个热交换体一共分为两个面，第一个面（与CPU接触）一般打磨越平滑，和CPU底部接触面就越充分，散热效能就越高，第二个面（与风扇连接）是其风冷散热器的散热片与风扇所吹出的气流和其散热片一起产生的热流。 散热鳍片材质 常见散热鳍片选用材质主要有全铝、全铜、半铜半铝、贴铜，通过下表可以看出，银是效率最高的导体，很多工业用的闭合开关会采用银点，但若应用于PC散热器领域则成本太高。而铜纯铜材料导热率与纯度99.9%银导热率非常接近，但成本却相差几十倍，全铝的导热率位居第三，材料的价格大约为纯铜的一半，这也是全铜和全铝材料在散热领域应用较广泛的主要原因。 散热鳍片工艺 散热鳍片从工艺上可分为：切割、铆合、插齿、回流焊接以及目前比较畅销的高塔热管散热器。目前市场主流的散热器鳍片在外形上都是标准的四边形，但也有部分产品拥有自己独特的外形，其中有以韩国思民为代表的圆形散热器，还有以Tt为代表的塔式散热器。相对其它形式的制造工艺而言，铆合工艺要简单不少，这也是低端散热器市场最常见的类型。在主流市场上渐兴起的导流管式散热器则在材料上使用了导热能力较强的热导管，在散热器底部采用全铜材料，而在散热鳍片上部分厂家采用全铜设计也有部分厂家采用全铝设计。这样设计的原理是，首先全铜的吸热底部将CPU的热量导出然后通过热导管将热量迅速传导到散热鳍片上最终散出。从原理上，大家可以看到采用了热管技术的散热器热量都需要经过几次传导才能散出，正因如此在不同材料之间的热阻大小便会对散热器整体性能有着直接影响。 其实，只要涉及到两种不同材料结合的散热器就会面对热阻问题。诸如大家常见的：插齿工艺、回流焊接等工艺，无一例外都会牵扯到热阻问题。这里我们建议大家在选择时，还是尽可能选择那些知名品牌的产品。毕竟，大品牌的产品无论是在设计还是在做工用料上都要好得多。 为了降低风扇的转速，加大散热面积是一个非常好的方法。目前，很多静音散热器也是通过这种方法来实现静音目的。不过在加大散热面积上各家也有不同的招式，我们常见到加大散热器方法就是厂家加大散热器的体积，但也有部分厂家是通过在单位面积内加大散热面积来实现，这种散热器的代表当数日本ALPHA系列。著名的ALPHA 8045就是在体积没有增大情况下，通过添加更多的六棱散热柱来实现增大散热面积。面对这种散热器，我们在风扇搭配上建议大家选用抽风式散热结构，因为这将有利于热空气的排出。 风扇连接部位 看过了静音风扇、了解了静音散热器的散热鳍片，接下来我们要看的是经常被大家忽略的地方风扇与散热鳍片的连接方式。由于散热风扇在高速工作中不可避免的会产生一定震动，如果此时风扇是通过螺丝直接与散热鳍片固定，那么因震动而产生噪音就是不可避免的。为了解决震动的问题，众多散热器厂家纷纷拿出了自己的对策。其中，最为常见的方法就是在风扇和散热鳍片之间添加减震材料。 散热器扣具与风扇转速调节 多功能扣具的套件的出现，不但增强散热器的可升级性能，满足了不同平台用户的需求，而且还为赢得更多时市场份额增加了筹码，可谓一举多得。而为了使自家的产品具备高散热性能与静音兼备的优势，目前很多中高档风冷散热器都附带了风扇转速调节装置。在调节方式上，主要分为自动调节以及手动调节。其中自动调节是指，配合与其匹配的平台使用，风扇会根据环境温度以及CPU的负载程度来进行自动调节。而手动调节，则是用户根据自己需要通过调速器来进行手动控制转速。因为CPU耐温程度往往会高于温控风扇的设置点，所以手动调节比较适合注重静音的用户。 总结 05年底Intel全新制成的65纳米CPU以发布，在2006下半年就会大量的出现在零售市场，06年中旬AMD的AM2接口的处理器也将发布。而有着价格性能优势的风冷散热器，在近几年仍然是出货最多的产品。这无疑会给更多散热厂商带来商机，同时也会给厂商在散热技术以及市场份额方面带来更多挑战。只有不短创新，另自己的产品在性能，特色以及服务上处于领先地位才能步步为营，才能赢得更多用户的认可。散热器在北方地区也称为“暖气片”，它一般住宅用散热器分水暖和电暖散热器，有立式散热器、地板散热器和天花板散热器，在此仅介绍常用的立式水暖散热器。 （一）分清材质特性1、传统散热器 传统采暖散热器，以铸铁散热器、板式散热器为其典型代表，在我国使用已有上百年的历史，由于其生产过程中能耗高、环境污染严重、热效率低、传热慢、外观粗陋、笨重，已成为家庭装修的一个死角，许多家庭装修时，不得不将铸铁散热器“包”起来，这样虽“遮住”了“丑”，但却带来了一系列的问题：一是占用空间；二是容易形成卫生死角；三是耐久性差，“包装”暖气片的材料时间久了易变形。由于传统铸铁