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导热系数是什么
添加时间: 2016-1-29 点击次数: 601 次 [点此返回]
导热系数是什么?
热导系数(又被称作"导热系数"或"导热率")是反映材料热性能的重要物理量.热传导是热交换的三种(热传导,对流和辐射)基本形式之一,是工程热物理,材料科学,固态物理,能源,环保等各个研究领域的课题.材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构,热量的传递依靠原子,分子围绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移.在导电金属中电子流起支配作用,在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用.
1882年法国科学家傅里叶(J.Fourier)建立了热传导理论,目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅里叶热传导定律的基础上.当物体内部有温度梯度存在时,就有热量从高温处传递到低温处,这种现象臂称为热传导.傅里叶指出,在dt时间内通过ds面积的热量dQ,正比于物体内的温度梯度,其比例系数时导热系数,既:
dQ/dt=-l .dt/dx .ds
式中dQ/dt为传热速率,dt/dx是与面积ds相垂直的方向上的温度梯度,"-"号表示热量由高温区域传向低温区域,l是热导系数,表示物体导热能力的大小.在式中l的单位是W.m负1次方.K负1次方.
对于各向异性材料,各个方向的导热系数是不同的(常用张量来表示).
如果大家对上述的公式看不懂或不太明白(上述属于大学高等物理课程),下面我用通俗的语言表述热导系数.
热导系数又称导热系数或导热率.表征物质热传导性能的物理量.设在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米,面积为1平方米的平行面,而这两个平面的温度相差1度,则在1秒内从一个平面传导到另一平面的热量就规定为该物质的热导率.其单位为:瓦/(米.摄氏度),原工程单位制中则为:千卡/(米.小时.摄氏度),热导率的倒数称为导热热阻.其它条件不变时,热导率愈大导热热阻就愈小,则导热量就愈大;反之则导热量就愈小.
通过上述公式和定义可知:芯片散热方式是靠与芯片接触的基板(铜材或铝材)面积与机箱内的温差通过箱内的空气流散热的,这种散热量与基板面积成正比.当机箱内温度达到一定时,也就失去了散热能力.要想把芯片散发出的热量排走,在常规下只能用强风.所以无风扇静音热管的散热方式,是不可取的.
另外根据空气动力学原理(就不列公式了),机箱风扇的安装,风向必须一致,既:前入后出,形成一个风道,才能将箱体内的热量带走,起到散热的目的.