電子電器設備中高效熱管散熱技術的研究現狀及發展

何準

【摘 ?要】隨著信息時代的到來，計算機系統的應用越來越廣泛，與之相關的電子設備也逐漸充實了人們的生活，但電子設備使用過程中普遍存在發熱現象，如果不及時散熱不僅影響電子設備的壽命，而且可能引發安全事故，因此電子設備散熱是現階段的技術重點。本文將介紹傳統電子設備散熱技術和新型電子設備的散熱技術，并分析電子設備散熱技術在實際生活中的應用，目的是通過科技手段提升電子設備的使用安全。

【關鍵詞】電子設備;散熱技術;應用分析

1傳統電子設備散熱技術

1.1風冷散熱技術

風冷散熱技術是比較基礎的散熱技術，傳統電子設備尤其是性能要求不高的設備通常都會采用這項技術進行散熱，設備產生大量熱量后，啟動在設備固定位置處安裝的風扇葉片裝置，通過葉片旋轉帶動空氣流動，熱量隨著空氣的排除而被帶出，從而達到散熱的目的?？偟膩碇v，散熱方式直接有效，但也會產生一些負面影響，例如空氣流動過程中葉片會吸附大量的灰塵，可能會進入電子設備內部，難以清理。除此之外，風扇工作時也需要消耗電能產生額外的熱量，并且工作時可能會產生不同程度的聲響，形成噪音污染。

1.2水冷散熱技術

水冷散熱技術多用于大型工業電子設備的散熱，主要原理是利用低溫循環水進行空氣置換，熱空氣通過低溫循環水排除達到冷卻降溫的目的，與風冷散熱技術相比，這種散熱技術制冷效果較好，散熱效果明顯，但局限性較大，首先水冷散熱技術應用過程中需要不斷補充循環水，以平衡吸收熱量大量蒸發的水分，在水電并用的情況下，增加了設備使用的安全風險，其次，這種散熱技術多用于工業生產設備的散熱，要想實現良好的散熱效果就需要擴大規模，并且配備相應的電源供給，對于工業生產來講增加了成本投入。

1.3熱管散熱技術

熱管散熱技術是以熱管為基礎實現散熱的裝置，但單純依靠熱管并不能實現散熱，還需要與其他散熱裝置如風扇等配合使用，因此嚴格來講，熱管散熱技術中也應用了風冷散熱技術，這就意味著該項技術消耗的技術成本較大，并且散熱系統組成會更加復雜，除此之外，該項技術的散熱效果與水冷散熱效果相比沒有太大優勢，因此實際生活中這項技術應用率較低。

2應用分析

2.1小型日常電子設備

小型電子設備貫穿人們的日常生活，例如手機、電腦、家用電器等，這些設備由于使用量大，產品革新也比較快，多數產品的外觀和性能都越來越貼合生活要求，但仍有部分設備散熱效果較差，容易引發使用事故。進行設備革新時應多考慮散熱技術的應用，例如將軟性導熱硅膠絕緣墊布置在手機、電腦的散熱器內能夠有效提高其他元件的抗熱性能，也可以將硅脂或液態縫隙填充材料應用于電腦的主機中，增強散熱效果，使小型電子設備使用過程中不在出現過熱損毀現象。

2.2戶外功能型電子設備

戶外功能型電子設備如空調外機等不僅會由于自身通電產熱，更會吸收外界環境中的熱量，因此散熱會非常困難，針對這類型設備要進行雙重設計，加強散熱效果，一方面在電子設備的外表面使用導熱硅脂進行保護，起到緩沖作用，幫助設備適應外界環境溫度，另一方面在在電子設備內部設計軟性導熱硅膠絕緣墊，增加設備的耐高溫效果，并去除過多的熱量，這樣才能維持一個相對穩定的工作狀態。

2.3出行交通設備

隨著人們生活水平的提高，出行使用私家車的人也越來越多，雖然車內設計有空調，給車內人員提供了清涼舒適的環境，但汽車內部構造尤其是燃氣系統依然會產生大量熱量，存在安全隱患。在設計汽車發動機時要做好散熱技術的應用，一方面可以使用導熱硅脂進行表面熔封，另一方面配備導熱性良好的散熱器，保證將發動機產生的熱量快速導出，保障出行安全。

2.4熱管在電子設備冷卻方面的應用

熱管在電子設備冷卻方面的應用還是很廣泛的，比如功率放大器、硅二極管、整流器等。熱管散熱系統的應用替代了龐大的散熱片。在一些特殊的場合，如在晶體振蕩器和其他的熱敏感線路中，恒溫熱管一顯身手。應用熱管冷卻電子設備最理想的方法是將電子設備直接安裝在熱管管體上，這樣熱源和熱管間的所有界面被取消。一些元件，如功率晶體管，可以簡單地直接用螺紋旋入熱管，只要注意避免工作液泄漏就行。目前，熱管技術在電子設備散熱系統中的應用首推電腦內芯片的散熱冷卻。傳統的臺式計算機和筆記本電腦的中央處理器（CPU）都使用微型風扇和翅片來散熱冷卻，散熱量一般為 2～4W。隨著計算機技術的高速發展，高性能的 CPU 的發熱量急劇增加，而且今后的發熱量會越來越大。常規的散熱方式及風扇強制散熱都難以滿足要求。熱管散熱有體積緊湊、無噪聲、可靠性高等優點，已成為首選的散熱方式。用于筆記本電腦散熱的熱管屬于小型熱管，可以彎成各種形狀。這種熱管的散熱性能比常規鋁板散熱效果好。

3熱管傳熱的優勢

傳送熱量是指從沸騰段到凝結段所傳送的熱量值。這種熱傳送在物理熱管中是靠傳送潛熱的方式進行的。因此傳熱能力遠遠地大于導熱、流體流動等方式。熱管的傳熱能力，就重量和尺寸而言，要比最好的傳熱材料高許多倍。例如，外徑相同的熱管與銅棒，盡管銅的導熱系數僅次于銀，但熱管的傳熱能力為銅棒的幾百倍。由于熱管的傳熱能力大，所以適用于電子、電器等發熱設備的冷卻。此外，熱管散熱和普通散熱方式相比，可以進行單獨設計，以滿足各種使用要求。熱管還可以完全用電絕緣材料制做，因此可以和高壓設備直接配接。它也能在重力為零的環境中正常地工作，而且換熱效率高、節能效果顯著、無噪聲污染，屬于環保型散熱裝置。

結論

在未來的電子設備革新中，應該多考慮散熱技術的應用，利用多種新型電子設備散熱技術進行設備材料優化，并且不斷研發新型材料，完善電子設備散熱技術，只有這樣，才能確保電子設備散熱良好，使人們在享受電子設備便捷功能的同時加強安全保障。

參考文獻：

[1]姚壽廣，馬哲樹，羅林，et al.電子電器設備中高效熱管散熱技術的研究現狀及發展[J].江蘇科技大學學報（自然科學版），2003，17（4）：9-12.

[2]田金穎，牛建會.新型熱管電子器件散熱器的實驗研究和數值模擬[J].制冷，2010（2）：9-14.

[3]劉一兵.電子設備散熱技術研究[J].電子工藝技術，2007，28（5）：286-289.

（作者單位：湖南省新邵縣工業職業中等專業學校）