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1、热传递的原理与基本方式热传递的原理与基本方式 热传递的原理与基本方式热传递的原理与基本方式虽然我们常将热称为热能，但热从严格意义上来说并不能算是一种能量， 而只是一种传递能量的方式。从微观来看，区域内分子受到外界能量冲击后， 由能量高的区域分子传递至能量低的区域分子，因此在物理界普遍认为能量的 传递就是热。当然热最重要的过程或者形式就是热的传递了。学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式：传导传导 : 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，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰 撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气
2、体的分子构 成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。热传导的基本公式为“Q=KAT/L”。其中 Q 代表为热量，也就是热 传导所产生或传导的热量；K 为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但 是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热 的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为 396.4，而其比热则为 0.39；公式中 A 代表传热的面积(或是两物体的接触面积)、T 代表两端的温 度差；L 则是两端的距离。因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小 同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。热传递系数越高、热传递 面积越大，传输的距离越短，那么热传导
3、的能量就越高，也就越容易带走热量。对流对流 : 对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表 面将热带走的热传递方式。具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制 对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因 此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的流体，密度高，因此向下运 动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传递 的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）,驱动 力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。热对流的公式为“Q=HAT”。公式中 Q 依旧代
4、表热量，也就是热对流 所带走的热量；H 为热对流系数值，A 则代表热对流的有效接触面积；T 代表 固体表面与区域流体之间的温度差。因此热对流传递中，热量传递的数量同热 对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；热对流系数越高、有效接触面 积越大、温度差越高，所能带走的热量也就越多。辐射辐射 : 热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够 发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的 目的。既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频率。不通 过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这里就存在一个热 辐射系数，其值介于 01 之间，
5、是属于物体的表面特性，而刚体的热传导系数 则是物体的材料特性。一般的热辐射的热传导公式为“Q =ESF(TaTb)”。公式中 Q 代表热辐射所交换的能力，E 是物体表面 的热辐射系数。在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况下，热辐射系数比 较小，而把金属表面进行处理后（比如着色）其表面热辐射系数值就会提升。 塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较高。S 是物体的表面积，F 则是辐 射热交换的角度和表面的函数关系，但这里这个函数比较难以解释。 (TaTb)则是表面 a 的温度同表面 b 之间的温度差。因此热辐射系数、物体 表面积的大小以及温度差之间都存在正比关系。任何散热器也都会同时使用以上三
6、种热传递方式，只是侧重有所不同。以 CPU 散热为例，热由 CPU 工作不断地散发出来，通过与其核心紧密接触的散热 片底座以传导的方式传递到散热片，然后，到达散热片的热量，再通过其他方 式如风扇吹动将热量送走。整个散热过程包括 4 个环节：第一是 CPU，是热源 产生者；第二是散热片，是热的传导体；第三是风扇，是增加热传导和指向热 传导的媒介；第四就是空气，这是热交换的最终流向。一般说来，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散热和被 动式散热。所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源如 CPU 产生的热量自然 散发到空气中，其散热的效果与散热片大小成正比，但因为是自然散发热量， 效果当然大打折扣，常常用在那些对空间没有要求的设备中，或者用于为发热 量不大的部件散热，如部分普及型主板在北桥上也采取被动式散热。对于个人 使用的 PC 机来说，绝大多数采取主动式散热方式，主动式散热就是通过风扇等 散热设备强迫性地将散热片发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备 体积小。
