熱導(dǎo)系數(shù)(又被稱作"導(dǎo)熱系數(shù)"或"導(dǎo)熱率")是反映材料熱性能的重要物理量.熱傳導(dǎo)是熱交換的三種(熱傳導(dǎo),對流和輻射)基本形式之一,是工程熱物理,材料科學(xué),固態(tài)物理,能源,環(huán)保等各個研究領(lǐng)域的課題.材料的導(dǎo)熱機(jī)理在很大程度上取決于它的微觀結(jié)構(gòu),熱量的傳遞依靠原子,分子圍繞平衡位置的振動以及自由電子的遷移.在導(dǎo)電金屬中電子流起支配作用,在絕緣體和大部分半導(dǎo)體中則以晶格振動起主導(dǎo)作用.
1882年法國科學(xué)家傅里葉(J.Fourier)建立了熱傳導(dǎo)理論,目前各種測量導(dǎo)熱系數(shù)的方法都是建立在傅里葉熱傳導(dǎo)定律的基礎(chǔ)上.當(dāng)物體內(nèi)部有溫度梯度存在時,就有熱量從高溫處傳遞到低溫處,這種現(xiàn)象臂稱為熱傳導(dǎo).傅里葉指出,在dt時間內(nèi)通過ds面積的熱量dQ,正比于物體內(nèi)的溫度梯度,其比例系數(shù)時導(dǎo)熱系數(shù),既:
dQ/dt=-l .dt/dx .ds
式中dQ/dt為傳熱速率,dt/dx是與面積ds相垂直的方向上的溫度梯度,"-"號表示熱量由高溫區(qū)域傳向低溫區(qū)域,l是熱導(dǎo)系數(shù),表示物體導(dǎo)熱能力的大小.在式中l(wèi)的單位是W.m負(fù)1次方.K負(fù)1次方.
對于各向異性材料,各個方向的導(dǎo)熱系數(shù)是不同的(常用張量來表示).
如果大家對上述的公式看不懂或不太明白(上述屬于大學(xué)高等物理課程),下面我用通俗的語言表述熱導(dǎo)系數(shù).
熱導(dǎo)系數(shù)又稱導(dǎo)熱系數(shù)或?qū)崧?表征物質(zhì)熱傳導(dǎo)性能的物理量.設(shè)在物體內(nèi)部垂直于導(dǎo)熱方向取兩個相距1米,面積為1平方米的平行面,而這兩個平面的溫度相差1度,則在1秒內(nèi)從一個平面?zhèn)鲗?dǎo)到另一平面的熱量就規(guī)定為該物質(zhì)的熱導(dǎo)率.其單位為:瓦/(米.攝氏度),原工程單位制中則為:千卡/(米.小時.攝氏度),熱導(dǎo)率的倒數(shù)稱為導(dǎo)熱熱阻.其它條件不變時,熱導(dǎo)率愈大導(dǎo)熱熱阻就愈小,則導(dǎo)熱量就愈大;反之則導(dǎo)熱量就愈小.
通過上述公式和定義可知:芯片散熱方式是靠與芯片接觸的基板(銅材或鋁材)面積與機(jī)箱內(nèi)的溫差通過箱內(nèi)的空氣流散熱的,這種散熱量與基板面積成正比.當(dāng)機(jī)箱內(nèi)溫度達(dá)到一定時,也就失去了散熱能力.要想把芯片散發(fā)出的熱量排走,在常規(guī)下只能用強(qiáng)風(fēng).所以無風(fēng)扇靜音熱管的散熱方式,是不可取的.
另外根據(jù)空氣動力學(xué)原理(就不列公式了),機(jī)箱風(fēng)扇的安裝,風(fēng)向必須一致,既:前入后出,形成一個風(fēng)道,才能將箱體內(nèi)的熱量帶走,起到散熱的目的.