CPU散热器换热特性的实验研究

　　随着工业的发展，其中央处理器0叼的体积越来越小，而频率和集成度却大幅度提高，所以高热流密度的产生成了股不可抗拒的趋势，于是芯片的冷却问就越来越突出。据有关资料显，对于包括，1在内的电子设备，现在的失效问的55都是由于过热引起的，因此，研究实用高效的电子设备冷却方案成为日益重要和迫切的问，而作为0.冷却的主要器件散热器也得到了显著直接传导到更大面积的翅片上，然后借助强迫空气冷却，将热量散发至周围环境的空气中，散热器上种不同结构的散热器1进行了实验研究，散热器1为平直翅片散热器，散热器2的散热片中间断开，从中得出了些有益设计的结论。

　　4散热器1作散热器2 2实验台系统及实验过程。

　　本实验为散热器侧吹的传热特性的测试，在低速空气传热风洞中进行，风洞的试件段的迎风面积为250，300散热器安装在其中，安装布置2，散热器固定在绝热电木块上，散热器下而和埋在该块中加热铜块的上面的面接收稿日期200各0109；修订日期2004707基金项目国家973重点基础研究发展规划资助项02263，3；国家自然科学重点基金项目5，236，触，铜块下部分开孔来放置电加热器，加热丝产生片，加热面的尺寸是30mmx30mm，位于散热器底面的中央，铜块埋在绝热的电木里，这样保证了与散热器的接触良好同时使电阻产生的热量几乎全部由散热器导出在散热器的底部通过区域划分布置上若干对热电偶，3，实验的主要目的是得到在不同气体流速和加热功率时的散热器的底面温度分布，以及所关心的面温度，从而获得面的换热系数和芯片面与环境的总热阻，为其热设计提供有用的结论。试验主要测量下面的物理量空气在测试段进出口温度，温度用热电偶及其采集系统来测量，空气流动的阻力用微压计来测量，迎风面流速是通过毕托管来测量的。

　　1散热器2加热电阻3铜块4电木5导线3散热器底部其中0为热负荷产生的热量，1为面换热系数，似为翅片效率化为散热器翅片的总效率为外面面积，为翅片根部面积，乃为散热片面平均温度，为定性温度，即取进出口温度的平均值为翅片根部的温度为散热片底面值，因此本实验得到的是将翅片面对流换热系数心折算到为计算温差的换热系数，只要知道翅片材料的导热系数以及散热器底面厚度，立即可以得出心的值。在电子器件冷却的中，散热器底面的高温度，即芯片面温度对热设计有着重大意义，因此散热器的平均换热系数还不足以反映芯片的温度状况，为此，引入以芯片高温度与冷却介质间温差来定义的总热阻其中，乃为散热器底面的高温度。

　　3面换热系数和热阻的定义散热片的散热过程是个导热和对流的耦合过程，热量由加热面通过导热导给散热片，在散热片面再以对流的形式被空气带走，因此包括了散热器内部的导热和面的对流换热两个环节。由于散热片外面温度分布难以测量，因此本实验只测量了翅片根部的温度分布。针对4的简化模型，散热器实际的换热系数的定义3为实验测定的是散热器底面的温度所以引入折算的换热系数吣，它满足以下的达式4实验结果与讨论2，分别在热负荷为30界和60界下，在不同流速下进行了实验研究，比较了两种散热片面换热系数与翅片总效率乘积和迎风面流速的关系，以及热阻和迎风面流速的关系，并分析了热负荷对这两个参数的影响。

　　和6，评的功率下，和迎风面流速的变化关系。可以看出两种散热器的换热都随着流速增加而，加，但是随着流速的提，增加的程度逐渐减小。对于两4散热器1散热器2两种散热器换热和热阻的综合比较结果在系数比散热器1要在相同流速下要大的多，甚至可以达到两倍之多，而散热器2的热阻也比散热器1要小的多，总热阻随流速的增加而减小，在流速较大时热阻减小的趋势变得缓和，此时散热器的导热散热器1叫散热器2折算换热系数和流速的关系4换热系数和流速的关系热阻和流速的关系5结论两种散热器地换热都随着流速的，加而增加，随流速的提高，加程度减弱；总热阻随着流速的增加而减小，随流速的，加，热阻减小的幅度趋于缓慢。

　　加热功率热负荷对换热和热阻的影响很小，在相同的流速下，加热负荷会使换热性能略微有所降低，而热阻略有增大。

　　综合比较两种散热器，翅片断开的散热器2明显优于散热器这是因为其热边界层不断得到减薄的缘故。

　　1张兆光。电子设备冷却设计手册。电子工业部第十研究2奎恩温度测童。北京中国计量出版社，1986.16983 3杨世铭，陶文铨。传热学第版。北京等教育出版4韩宁，王世萍，谢少英。强迫对流散热器的优化设计。计阻力开始变得重要起来。散热器2的换热系数明显比散热器1的高，这主要是由于其翅片中间断开，使得流动的热边界层不断地得到减薄，使速度场与温度梯度场的协同得到改善41.

　　种功率，在相同的流速下，大功率的换热系数略小于小功率的换热系数。

　　系。由可知，热阻随流速，加而减小，在小风速下减小的程度大，大风速下减小的程度小。同样，热负荷对散热器热阻只有很小的影响，在相同流速时，功率增大，热阻会有微小的提高。