Chế độ tản nhiệt đề cập đến cách chính mà tản nhiệt tản nhiệt. Trong nhiệt động lực học, tản nhiệt là sự truyền nhiệt, có ba cách truyền nhiệt chính: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Sự truyền năng lượng bởi chính vật chất hoặc khi vật chất tiếp xúc với vật chất được gọi là dẫn nhiệt, đây là hình thức truyền nhiệt phổ biến nhất. Ví dụ, cách đế tản nhiệt CPU tiếp xúc trực tiếp với CPU để lấy đi nhiệt là dẫn nhiệt. Đối lưu nhiệt đề cập đến chế độ truyền nhiệt của chất lỏng chảy (khí hoặc chất lỏng), và chế độ tản nhiệt "đối lưu nhiệt cưỡng bức" phổ biến hơn trong hệ thống làm mát của vỏ máy tính. Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng bức xạ tia, bức xạ phổ biến nhất hàng ngày là bức xạ mặt trời. Ba cách tản nhiệt này không tách rời nhau, trong quá trình truyền nhiệt hàng ngày, ba cách tản nhiệt này cùng lúc, phối hợp với nhau.
Trên thực tế, bất kỳ loại bộ tản nhiệt nào về cơ bản sẽ sử dụng đồng thời ba phương pháp truyền nhiệt trên, nhưng điểm nhấn là khác nhau. Ví dụ, tản nhiệt CPU thông thường, tản nhiệt CPU tiếp xúc trực tiếp với bề mặt CPU và nhiệt trên bề mặt CPU được truyền đến tản nhiệt CPU thông qua dẫn nhiệt; Quạt tản nhiệt tạo ra luồng không khí để lấy nhiệt ra khỏi bề mặt tản nhiệt CPU thông qua sự đối lưu nhiệt. Luồng không khí trong thùng máy cũng thông qua sự đối lưu nhiệt để lấy đi sức nóng của không khí xung quanh tản nhiệt CPU cho đến bên ngoài thùng máy; Đồng thời, tất cả các bộ phận nóng sẽ tỏa nhiệt đến các bộ phận mát hơn xung quanh.
Hiệu suất tản nhiệt của bộ tản nhiệt có liên quan đến độ dẫn nhiệt của vật liệu tản nhiệt, công suất nhiệt của vật liệu tản nhiệt và môi trường tản nhiệt cũng như diện tích tản nhiệt hiệu quả của bộ tản nhiệt.
Theo cách lấy nhiệt ra khỏi bộ tản nhiệt, bộ tản nhiệt có thể được chia thành tản nhiệt chủ động và tản nhiệt thụ động, cái trước là bộ tản nhiệt làm mát bằng không khí thông thường, và cái sau là tản nhiệt thông thường. Tản nhiệt được chia nhỏ hơn nữa, có thể được chia thành làm mát không khí, ống dẫn nhiệt, làm mát bằng chất lỏng, làm lạnh bán dẫn và làm lạnh máy nén, v.v.
Tản nhiệt làm mát bằng không khí là phổ biến nhất, và việc sử dụng quạt để lấy đi lượng nhiệt mà bộ tản nhiệt hấp thụ là rất đơn giản. Nó có ưu điểm là giá tương đối thấp và lắp đặt đơn giản, nhưng nó phụ thuộc nhiều vào môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ tăng và ép xung, và hiệu suất tản nhiệt của nó sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều.
Ống dẫn nhiệt là bộ phận truyền nhiệt có độ dẫn nhiệt rất cao. Nó truyền nhiệt thông qua sự bay hơi và ngưng tụ của chất lỏng trong ống chân không kín hoàn toàn. Nó sử dụng nguyên lý chất lỏng như lực hút mao dẫn để có tác dụng tương tự như việc làm lạnh của máy nén tủ lạnh. Nó có một loạt ưu điểm như độ dẫn nhiệt cực cao, đường đẳng nhiệt tốt, diện tích truyền nhiệt ở hai bên nóng và lạnh có thể thay đổi tùy ý, truyền nhiệt có thể được tiến hành ở khoảng cách xa và có thể kiểm soát nhiệt độ, v.v., và bộ trao đổi nhiệt bao gồm các ống dẫn nhiệt có ưu điểm là hiệu suất truyền nhiệt cao, cấu trúc nhỏ gọn và tổn thất điện trở chất lỏng nhỏ. Do đặc tính truyền nhiệt đặc biệt, nhiệt độ thành ống có thể được kiểm soát để tránh ăn mòn điểm sương.
Làm mát bằng chất lỏng là việc sử dụng chất lỏng tuần hoàn cưỡng bức dưới sự dẫn động của máy bơm để lấy đi sức nóng của bộ tản nhiệt, so với làm mát bằng không khí thì nó có ưu điểm là làm mát êm, ổn định và ít phụ thuộc vào môi trường. Tuy nhiên, giá ống dẫn nhiệt và làm mát bằng chất lỏng tương đối cao và việc lắp đặt tương đối rắc rối.
Khi mua tản nhiệt, bạn có thể mua theo nhu cầu thực tế và điều kiện kinh tế, nguyên tắc là đủ tốt.
Bộ tản nhiệt là một thiết bị hoặc dụng cụ truyền nhiệt do máy móc hoặc các thiết bị khác tạo ra trong quá trình làm việc kịp thời để tránh ảnh hưởng đến công việc bình thường của chúng. Theo phương pháp tản nhiệt, bộ tản nhiệt thông thường có thể được chia thành làm mát không khí, tản nhiệt bức xạ nhiệt, tản nhiệt ống dẫn nhiệt, làm mát bằng chất lỏng, làm lạnh bán dẫn, làm lạnh máy nén và các loại khác.
Có ba cách truyền nhiệt phổ biến trong khoa học nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Sự truyền động năng bằng chính hóa chất hoặc khi hóa chất tiếp xúc với chất đó được gọi là dẫn nhiệt, đây là hình thức đối lưu nhiệt phổ biến nhất. Ví dụ, sự tiếp xúc trực tiếp giữa đế tản nhiệt CPU và CPU để mang nhiệt được cho là dẫn nhiệt. Đối lưu nhiệt đề cập đến dòng chất lỏng (hơi hoặc chất lỏng) sẽ ở chế độ đối lưu nhiệt cận nhiệt đới, trong phần mềm hệ thống tản nhiệt của máy tính chủ phổ biến hơn là quạt tản nhiệt để thúc đẩy dòng hơi ở chế độ tản nhiệt "đối lưu nhiệt cưỡng bức". Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt thông qua các nguồn bức xạ hồng ngoại và bức xạ phổ biến nhất hàng ngày là lượng bức xạ mặt trời. Ba chế độ tản nhiệt này không độc lập, trong quá trình truyền nhiệt hàng ngày, ba chế độ tản nhiệt này đều được tạo ra cùng một lúc và đóng vai trò cùng nhau.
Hiệu suất tản nhiệt của bộ tản nhiệt có liên quan đến các thông số chính như độ dẫn nhiệt của nguyên liệu tản nhiệt, công suất nhiệt của vật liệu tản nhiệt và chất tản nhiệt cũng như tổng diện tích tản nhiệt hợp lý của bộ tản nhiệt.
Theo cách truyền nhiệt từ tản nhiệt, tản nhiệt có thể được chia thành tản nhiệt chủ động và tản nhiệt thụ động, mặt trước là tản nhiệt làm mát bằng không khí thông thường, còn mặt sau là tản nhiệt thông thường. Các phương pháp tản nhiệt khác biệt hơn nữa có thể được chia thành làm mát bằng không khí, ống dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt, làm mát bằng chất lỏng, làm lạnh điện tử và làm mát máy nén lạnh.
1, bộ tản nhiệt làm mát bằng không khí là phổ biến nhất và tương đối đơn giản, là ứng dụng của quạt vào nhiệt mà bộ tản nhiệt hấp thụ. Nó có ưu điểm là giá thành tương đối thấp, dễ lắp đặt và vận hành nhưng lại phụ thuộc rất cao vào môi trường tự nhiên, chẳng hạn như đặc tính tản nhiệt sẽ bị ảnh hưởng lớn khi nhiệt độ tăng và ép xung CPU.
2, ống dẫn nhiệt là một loại bộ phận trao đổi nhiệt có hiệu suất truyền nhiệt cao, nó sử dụng sự bay hơi và hóa rắn của chất lỏng trong van điện từ chân không đóng hoàn toàn để truyền nhiệt, nó sử dụng nguyên lý cơ bản của chất lỏng như hiệu ứng hấp thụ len , tương tự như tác dụng thực tế của việc làm mát máy nén tủ lạnh. Nó có một loạt ưu điểm như truyền nhiệt cao, nhiệt độ đẳng nhiệt tuyệt vời, tổng diện tích dẫn nhiệt ở cả hai phía nóng và lạnh có thể thay đổi theo ý muốn, dẫn nhiệt đường dài, điều chỉnh nhiệt độ, v.v. và bộ trao đổi nhiệt bao gồm các ống dẫn nhiệt có những ưu điểm như hiệu suất dẫn nhiệt cao, cấu trúc nhỏ gọn và tổn thất điện trở chất lỏng nhỏ. Do đặc tính dẫn nhiệt độc đáo của nó, nhiệt độ độ dày thành có thể được điều chỉnh để ngăn ngừa xói mòn điểm rò rỉ.
3, bức xạ nhiệt là một loại lớp phủ có khả năng tản nhiệt bức xạ cao, phủ lên thân tản nhiệt của lớp phủ tản nhiệt graphene công nghệ vi tinh thể, vì hệ số bức xạ nhiệt cao nên nó có thể làm cho bức xạ nhiệt phân bố nhanh hơn và có thể được sử dụng trong môi trường trên 500 ° C trong một thời gian dài mà không bị rơi ra, ố vàng, nứt và các hiện tượng khác. Đồng thời, nó cũng có thể cải thiện hiệu suất tản nhiệt của các bộ phận sau khi sơn, đồng thời làm cho khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao của các bộ phận được cải thiện đáng kể.
4. Làm mát bằng chất lỏng là nhiệt lượng được đưa đến bộ tản nhiệt bằng hệ thống tuần hoàn bắt buộc dẫn động bằng bơm, có ưu điểm là giảm nhiệt độ yên tĩnh, ổn định và ít phụ thuộc vào môi trường tự nhiên so với loại làm mát bằng không khí. Tuy nhiên, giá ống dẫn nhiệt và tản nhiệt bằng chất lỏng cao hơn thế, việc lắp ráp tương đối bất tiện.
Vật liệu tản nhiệt dùng để chỉ vật liệu cụ thể được sử dụng bởi tản nhiệt. Độ dẫn nhiệt của mỗi vật liệu là khác nhau, độ dẫn nhiệt được sắp xếp từ cao đến thấp tương ứng là bạc, đồng, nhôm, thép. Tuy nhiên, nếu dùng bạc làm tản nhiệt thì giá thành quá đắt nên giải pháp tốt nhất là sử dụng đồng. Mặc dù nhôm rẻ hơn nhiều nhưng rõ ràng nó không dẫn nhiệt tốt như đồng. Vật liệu tản nhiệt thường được sử dụng là hợp kim đồng và nhôm, cả hai đều có ưu điểm và nhược điểm. Đồng có tính dẫn nhiệt tốt, nhưng giá thành đắt, quá trình xử lý khó khăn, trọng lượng quá lớn, khả năng sinh nhiệt nhỏ và dễ bị oxy hóa. Nhôm nguyên chất quá mềm, không thể sử dụng trực tiếp, là sử dụng hợp kim nhôm để cung cấp đủ độ cứng, ưu điểm của hợp kim nhôm là giá thành rẻ, trọng lượng nhẹ nhưng độ dẫn nhiệt kém hơn nhiều so với đồng. Một số bộ tản nhiệt tận dụng điểm mạnh của chúng và nhúng một tấm đồng vào đế của bộ tản nhiệt bằng hợp kim nhôm. Đối với người dùng thông thường, tản nhiệt bằng nhôm cũng đủ đáp ứng nhu cầu tản nhiệt.
Chế độ tản nhiệt đề cập đến cách chính mà tản nhiệt tản nhiệt. Trong nhiệt động lực học, tản nhiệt là sự truyền nhiệt, có ba cách truyền nhiệt chính: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Sự truyền năng lượng bởi chính vật chất hoặc khi vật chất tiếp xúc với vật chất được gọi là dẫn nhiệt, đây là hình thức truyền nhiệt phổ biến nhất. Đối lưu nhiệt đề cập đến chế độ truyền nhiệt của chất lỏng chảy (khí hoặc chất lỏng) và chế độ tản nhiệt "đối lưu nhiệt cưỡng bức" của quạt làm mát điều khiển dòng khí. Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng bức xạ tia, bức xạ phổ biến nhất hàng ngày là bức xạ mặt trời. Ba cách tản nhiệt này không tách rời nhau, trong quá trình truyền nhiệt hàng ngày, ba cách tản nhiệt này cùng lúc, phối hợp với nhau.
Hiệu suất tản nhiệt của tản nhiệt liên quan đến độ dẫn nhiệt của vật liệu tản nhiệt, khả năng tỏa nhiệt của vật liệu tản nhiệt và môi trường tản nhiệt cũng như diện tích tản nhiệt hiệu quả của tản nhiệt.
Theo cách lấy nhiệt ra khỏi tản nhiệt, tản nhiệt có thể được chia thành tản nhiệt chủ động và tản nhiệt thụ động, cái trước thường là tản nhiệt làm mát bằng không khí, cái sau thường là tản nhiệt. Tản nhiệt được chia nhỏ hơn nữa, có thể được chia thành làm mát không khí, ống dẫn nhiệt, làm mát bằng chất lỏng, làm lạnh bán dẫn và làm lạnh máy nén, v.v.
Tản nhiệt làm mát bằng không khí là phổ biến nhất, và việc sử dụng quạt để lấy đi nhiệt lượng mà tản nhiệt hấp thụ là rất đơn giản. Nó có ưu điểm là giá tương đối thấp và lắp đặt đơn giản, nhưng nó phụ thuộc nhiều vào môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ tăng và ép xung, và hiệu suất tản nhiệt của nó sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều.
Ống dẫn nhiệt là bộ phận truyền nhiệt có độ dẫn nhiệt rất cao. Nó truyền nhiệt thông qua sự bay hơi và ngưng tụ của chất lỏng trong ống chân không kín hoàn toàn. Nó sử dụng nguyên lý chất lỏng như lực hút mao dẫn để có tác dụng tương tự như việc làm lạnh của máy nén tủ lạnh. Nó có một loạt ưu điểm như độ dẫn nhiệt cực cao, đường đẳng nhiệt tốt, diện tích truyền nhiệt ở hai bên nóng và lạnh có thể thay đổi tùy ý, truyền nhiệt có thể được tiến hành ở khoảng cách xa và có thể kiểm soát nhiệt độ, v.v., và bộ trao đổi nhiệt bao gồm các ống dẫn nhiệt có ưu điểm là hiệu suất truyền nhiệt cao, cấu trúc nhỏ gọn và tổn thất điện trở chất lỏng nhỏ. Do đặc tính truyền nhiệt đặc biệt, nhiệt độ thành ống có thể được kiểm soát để tránh ăn mòn điểm sương.
Làm mát bằng chất lỏng là việc sử dụng chất lỏng tuần hoàn cưỡng bức dưới sự dẫn động của máy bơm để lấy đi sức nóng của bộ tản nhiệt, so với làm mát bằng không khí thì nó có ưu điểm là làm mát êm, ổn định và ít phụ thuộc vào môi trường. Tuy nhiên, giá ống dẫn nhiệt và làm mát bằng chất lỏng tương đối cao và việc lắp đặt tương đối rắc rối.
Nói chung, theo phương pháp mang nhiệt từ bộ tản nhiệt, bộ tản nhiệt có thể được chia thành tản nhiệt chủ động và tản nhiệt thụ động.
Tóm lại, tản nhiệt thụ động, nhiệt được thải ra không khí một cách tự nhiên theo bộ tản nhiệt, tác dụng thực tế của việc tản nhiệt tỷ lệ thuận với kích thước của bộ tản nhiệt, nhưng vì tản nhiệt được giải phóng tự nhiên nên hiệu quả thực tế đương nhiên sẽ rất lớn. bị ảnh hưởng, thường được sử dụng trong các máy móc và thiết bị không có không gian trong nhà hoặc các bộ phận làm mát có nhiệt trị thấp. Ví dụ, một số bo mạch chủ máy tính phổ biến cũng sử dụng hệ thống làm mát tích cực trên North Bridge. Hầu hết đều sử dụng tản nhiệt chủ động, tức là theo máy làm mát, quạt làm mát và các thiết bị khác, buộc phải lấy đi sức nóng của tản nhiệt. Nó được đặc trưng bởi hiệu quả tản nhiệt cao và kích thước máy nhỏ.
Tản nhiệt tích cực, từ phương pháp tản nhiệt, có thể được chia thành tản nhiệt làm mát bằng không khí, tản nhiệt làm mát bằng nước, tản nhiệt ống tản nhiệt, làm lạnh bán dẫn, làm mát hóa học hữu cơ.
1, làm mát không khí
Tản nhiệt làm mát bằng không khí là phương pháp tản nhiệt phổ biến nhất, và nói một cách tương đối thì nó cũng là một phương pháp rẻ hơn. Tản nhiệt làm mát bằng không khí thực chất là nhiệt được quạt tản nhiệt hấp thụ vào bộ tản nhiệt. Nó có ưu điểm là giá tương đối thấp và lắp đặt thuận tiện.
2, nước làm mát nhiệt
Tản nhiệt làm mát bằng nước dựa trên nhiệt lượng được đưa đến bộ tản nhiệt bằng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức của chất lỏng được dẫn động bởi máy bơm, có ưu điểm là giảm nhiệt độ yên tĩnh, ổn định và ít phụ thuộc vào môi trường tự nhiên so với làm mát bằng không khí. Giá tản nhiệt làm mát bằng nước tương đối cao và việc lắp đặt tương đối bất tiện. Ngoài ra, khi lắp đặt hãy cố gắng tuân theo những hướng dẫn cụ thể trong cách lắp đặt để đạt được hiệu quả tản nhiệt tốt nhất. Do cân nhắc về chi phí và sự tiện lợi, tản nhiệt làm mát bằng nước thường sử dụng nước làm chất lỏng truyền nhiệt, vì vậy bộ tản nhiệt làm mát bằng nước thường được gọi là bộ tản nhiệt làm mát bằng nước.
3, ống tản nhiệt
Ống tản nhiệt thuộc bộ phận dẫn nhiệt, tận dụng tối đa nguyên lý dẫn nhiệt cơ bản và đặc tính đối lưu nhiệt nhanh của các chất làm lạnh, đồng thời truyền nhiệt theo sự bay hơi và đông đặc của chất lỏng trong bộ điện từ chân không được bao bọc hoàn toàn van. Nó có một loạt ưu điểm như truyền nhiệt rất cao, nhiệt độ đẳng nhiệt tuyệt vời, tổng diện tích dẫn nhiệt ở cả hai phía nóng và lạnh có thể thay đổi theo ý muốn, dẫn nhiệt đường dài và nhiệt độ có thể kiểm soát được, v.v., và Bộ trao đổi nhiệt bao gồm ống tản nhiệt có những ưu điểm như hiệu suất dẫn nhiệt cao, cấu trúc nhỏ gọn và tổn thất điện trở cơ học chất lỏng nhỏ. Khả năng truyền nhiệt của nó đã vượt xa khả năng truyền nhiệt của tất cả các vật liệu kim loại đã biết.
4, điện lạnh bán dẫn
Làm lạnh bán dẫn là việc sử dụng một tấm làm lạnh bán dẫn được chế tạo đặc biệt để tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ khi kết nối với nguồn điện để làm mát, nếu nhiệt ở đầu nhiệt độ cao có thể được giải phóng hợp lý thì đầu nhiệt độ cực thấp sẽ tiếp tục được làm mát . Sự chênh lệch nhiệt độ được tạo ra trên mỗi hạt vật liệu bán dẫn và tấm làm mát bao gồm hàng chục hạt như vậy, từ đó tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ trên hai lớp bề mặt của tấm làm mát. Bằng cách sử dụng loại chênh lệch nhiệt độ này và kết hợp với làm mát không khí/làm mát bằng nước để giảm nhiệt độ ở đầu nhiệt độ cao, có thể thu được khả năng tản nhiệt tuyệt vời. Làm lạnh bán dẫn có ưu điểm là nhiệt độ làm mát thấp và độ tin cậy cao, nhiệt độ bề mặt lạnh có thể dưới âm 10 ° C, nhưng chi phí quá cao và sẽ gây ra sự cố đoản mạch do nhiệt độ quá thấp, và bây giờ quá trình xử lý Công nghệ làm lạnh bán dẫn chưa hoàn hảo, khó sử dụng.
5, làm mát hóa học hữu cơ
Nói một cách thẳng thắn, làm mát bằng hóa học hữu cơ là việc ứng dụng một số hợp chất có nhiệt độ thấp, sử dụng chúng để tiêu hóa và hấp thụ nhiều nhiệt trong trường hợp nóng chảy để giảm nhiệt độ. Những khía cạnh này phổ biến hơn trong việc ứng dụng nitơ lỏng và nitơ lỏng. Ví dụ, ứng dụng nitơ lỏng có thể giảm nhiệt độ xuống dưới âm 20°C, có thêm một số game thủ “siêu dị” sử dụng nitơ lỏng để giảm nhiệt độ CPU xuống dưới âm 100°C (theo lý thuyết), một cách tự nhiên vì giá tương đối đắt và thời gian trễ quá ngắn, phương pháp này phổ biến trong phòng thí nghiệm hoặc những người đam mê ép xung CPU cực độ.
