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电脑散热知识讲座(不抬杠原创) [复制链接]

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离线深水易寒
 

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2020-02-27
只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2008-04-02 14:39:46
电脑散热知识讲座
[原创] 作者:不抬杠
随着电脑的配置提高,电脑的总体功耗也在不断的攀升(当然未来的发展趋势朝向低耗能方向发展,但目前还做不到)。这就对电脑整体的散热提出了更高的要求。
往往一些人注重电脑零部件的局部散热,如:加大CPU,GPU,芯片组的散热等,而忽视了整体散热问题。
下面我从理论知识概念和实际应用中来讲解电脑散热问题:
一、理论知识概念
根据波义耳(Robert Boyle)定律:在一定温度下气体压力(P)与容积(V)乘积等于常数的原理。理想气体状态方程是描述理想气体处于平衡态时,压力、体积、摩尔数、温度间关系的状态方程。它建立在波义耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律、阿伏加德罗定律、道尔顿分压定律等经验定律上。
处于平衡态的气体,其状态由压强P,体积V,和温度T刻划,表达这几个量之间的关系的方程称之为气体的状态方程。不同的气体有不同的状态方程。这些方程通常很复杂。但在压强很小,温度趋于常态的情况下,各种气体的行为都趋于理想气体。理想气体的状态方程具有非常简单的形式。
数学关系式如下:
PV = NRT 或 PV = NKT
式中:
P表理想气体的压力,单位为大气压力(atm);
V表理想气体的体积,单位为升(L);
N表理想气体的摩尔数,单位为摩尔(mol.);
R为理想气体常数,约为0.082 atm-L/mol-K ;
K为波尔兹曼常数,K=1.38066 x 10-23 J/K = 8.617385 x 10-5 eV/K ;
T表理想气体的温度,单位为绝对温度(K)。

从流体力学原理可知,机箱风扇的流量Q与其转速N的变化成正比:
Qi = (Ni/No) Qo ;
风扇的风压P与其转速变化的平方成正比:
Pi = (Ni/No)² Po ;
而风扇的轴功率W等于流量与压力的乘积,故风扇电机的轴功率与其转速的三次方成正比:
Wi = (Ni/No)³ Wo ;
根据上述原理可知:改变风扇电机的转速就可改变空气体的流量,也就是说通过改变电脑机箱空气体的对流,也就改变了整体温度。
二、实际应用的讲解
以Tt VA8000为例:
图1 机箱正面图;
图2 空气体对流图;
图3 上面板通风示意图;
图4 内部容积与风扇示意图;
图5 运行温度测试图;



图1 机箱正面图



图2 空气体对流图




图3 上面板通风示意图



图4 内部容积与风扇示意图



图5 运行温度测试图
通过图4我们可以看到,温度感应探头(感温元件)我放在了相对温度较高的机箱上部(热空气上升的物理位置),运行具有高功耗之称的3DMark 03 。图5是运行到03最后的一个带有音效的场面,我们看到机箱内的温度与室温相等。这是由于机箱内部容积大(530×220×560mm),侧板全部盖好后,风扇的排风量F2+F3+F4+F5之和,大于前面板的F1,使箱内形成负压,大量冷空气从机箱的前面板缝隙及机箱的低部进入,形成强烈的空气对流,且噪音并不大,因为主风扇的转速只有1500转。
为了对 Tt A2259 读卡器的温度测量精度进行验证,我进行了如下检测:
该硬件产品提供了4组温度感应探头(感温元件)及测量电路,通过按键控制转换,可以方便的测量显示每一组探头所感应的温度。首先我来对温度测量的精确度进行检测。在这次检测中,我使用了测量控制用精密电接点温度计,精密红外测温仪和高精度温度表。经检测,4组探头的温度测量显示的精确度误差均在±0.2度范围内,即:测量精度误差小于1% 。图6


图6 精确度检测图
这款产品配备的4组温度感应探头,采用的是高精度NTC薄膜型热敏电阻。图7


图7 温度感应探头(感温元件)
有人可能会问什么是NTC呢?下面我来讲解一下。
NTC是 Negative Temperature Coefficient 的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的NTC是指负温度系数热敏电阻,简称NTC热敏电阻。NTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体器件,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的减小。
注:为通俗易懂,NTC的材质,制作工艺,温度变化曲线及测温电路的原理与架构,在这里就不讲了