工業(yè)散熱器的結(jié)構(gòu)組成為散熱排管、進(jìn)出總管、框架。 其中,散熱排管由散熱管束組成,散熱管由基管和翅片組成。散熱管質(zhì)量決定換熱效果,散熱管排列方式影響空氣阻力,散熱管安裝方式?jīng)Q定承受溫差(熱脹冷縮)能力。 常用散熱排管安裝方式:框架固定式(SRZ型、SRL型、S型)、框架支撐式(GL型、U型)。 其中,框架固定式,散熱管直接焊接到框架箱盒,結(jié)果簡單,一般用于180℃以下熱媒或冷媒;框架支撐式,散熱管穿過框架多孔板,與連通管(或彎頭)焊接,一般用于180℃以上熱媒。 常用散熱管類型:鋼制散熱管(鋼管繞鋼翅片、熱鍍鋅處理)、鋼鋁復(fù)合散熱管(鋼管軋鋁翅片)、銅制散熱管(銅管繞銅翅片、搪錫處理)、銅鋁復(fù)合散熱管(銅管軋鋁翅片)、不銹鋼散熱管(不銹鋼管繞不銹鋼翅片、高頻焊)。 其中,鋼制散熱管,熱鍍鋅是關(guān)鍵,可以填充縫隙、穩(wěn)固翅片、傳熱、防腐;銅制散熱管,搪錫是關(guān)鍵。
烘干散熱器選型參數(shù):熱媒(蒸汽、熱水)、熱風(fēng)、物料。 其中:蒸汽(壓力、溫度),熱水(進(jìn)水溫度、出水溫度、流量),熱風(fēng)(流量、進(jìn)風(fēng)溫度、濕度(含水量)、出風(fēng)溫度、空氣阻力),物料(耗熱量、蒸發(fā)水量) 保溫散熱器選型參數(shù):熱媒(蒸汽、熱水)、空間、地域、保溫。 其中:蒸汽(壓力、溫度),熱水(進(jìn)水溫度、出水溫度、流量),空間(長、寬、高)。
散熱片材質(zhì)是指散熱片所使用的具體材料。每種材料其導(dǎo)熱性能是不同的,按導(dǎo)熱性能從高到低排列,分別是銀,銅,鋁,鋼。不過如果用銀來作散熱片會太昂貴,故好的方案為采用銅質(zhì)。雖然鋁便宜得多,但顯然導(dǎo)熱性就不如銅好(大約只有銅的百分之五十多點)。
常用的散熱片材質(zhì)是銅和鋁合金,二者各有其優(yōu)缺點。銅的導(dǎo)熱性好,但價格較貴,加工難度較高,重量過大(很多純銅散熱器都超過了CPU對重量的限制),熱容量較小,而且容易氧化。而純鋁太軟,不能直接使用,都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度,鋁合金的優(yōu)點是價格低廉,重量輕,但導(dǎo)熱性比銅就要差很多。有些散熱器就各取所長,在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。 對于普通用戶而言,用鋁材散熱片已經(jīng)足以達(dá)到散熱需求了。
熱管是一種具有導(dǎo)熱性能的傳熱元件,它通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量,它利用毛吸作用等流體原理,起到類似冰箱壓縮機制冷的效果。具有的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點,并且由熱管組成的換熱器具有傳熱、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點。由于其特殊的傳熱特性,因而可控制管壁溫度,避免露點腐蝕。
銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)是鋁的1.69倍,所以在其他條件相同的前提下,純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質(zhì)地是個問題,很多“純銅散熱器”其實并非是真正的的銅。在銅的列表中,含銅量超過99%的被稱為無酸素銅,下一個檔次的銅為含銅量為85%以下的丹銅。針對13年市場上大多數(shù)的純銅散熱器的含銅量都介于兩者之間。而一些劣質(zhì)純銅散熱器的含銅量甚至連85%都不到,雖然成本很低,但其熱傳導(dǎo)能力大大降低,影響了散熱性。此外,銅也有明顯的缺點,成本高,加工難,散熱器質(zhì)量太大都阻礙了全銅散熱片的應(yīng)用;紅銅的硬度不如鋁合金AL6063,某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁;銅的熔點比鋁高很多,不利于擠壓成形( Extrusion )等問題。
在考慮了銅和鋁這兩種材質(zhì)各自的缺點后,市場部分散熱器往往采用銅鋁結(jié)合制造工藝,這些散熱片通常都采用銅金屬底座,而散熱鰭片則采用鋁合金。當(dāng)然,除了銅底,也有散熱片使用銅柱等方法,也是相同的原理。憑借較高的導(dǎo)熱系數(shù),銅制底面可以快速吸收CPU釋放的熱量;鋁制鰭片可以借助復(fù)雜的工藝手段制成有利于散熱的形狀,并提供較大的儲熱空間并快速釋放,這在各方面找到了的一個均衡點。
扦焊是采用熔點比母材熔點低的金屬材料作為焊料,在低于母材熔點而焊料熔點的溫度下,利用液態(tài)焊料潤濕母材,填充接頭間隙,然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有:材料前處理、組裝、加熱焊接、冷卻、后處理等。常用的扦焊方式是錫扦焊,鋁表面在空氣中會形成一層非常穩(wěn)定的氧化層(AL2O3),使銅鋁焊接難度較高,這是阻礙焊接的大因素。要將其去除或采用化學(xué)方法將其去除后并電鍍一層鎳或其它容易焊接的金屬,這樣銅鋁才能順利焊接在一起。
貼片工藝的在于控制好銅、鋁平面度和粗糙度以及鎖螺絲的扭力等因素,即可得到一定的效能提升,是一種不錯的銅鋁結(jié)合方式。如果使用的導(dǎo)熱介質(zhì)性能低劣,或是銅塊平整度不良,熱量就不能順利地傳導(dǎo)至鋁的散熱片表面,使散熱效果大打折扣。另外,螺絲的鎖合力和銅材的純度不夠,都是不良的影響因素。