科普贴——散热器换热基本原理，对散热器有些疑问的朋友请进

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    看到论坛里很多人问一些关于CPU显卡散热的问题，这里彻底科普一下散热器换热的原理，虽然下面内容不能指导您去买什么牌子的散热器（因为真正的换热系数属于商业秘密），但是如果看懂了，很多关于散热器的问题都能自己解决。（本人以10几年工程热物理的理论和实践经验保证下面内容的可靠）   

    换热如同瓶子向外倒水，换热的起始点是CPU的热量，终点是环境，不论哪种换热设备都是这样，只不过不同的换热设备中间环节不同（传热学中用热阻来描述）。热阻可以类比成欧姆定律中的电阻，热量可以类比成欧姆定律的电流，温差可以类比成欧姆定律中的电势差，哪个环节最差（热阻最高），哪个地方就是瓶颈。比如说水冷很不错吧，但是水冷头要是和CPU接触不好，那整个系统的换热就会非常差。那么怎样做才能提高换热效果呢？
    1、想提高换热效果，必须要降低散热器的总热阻。原因如下。上面写到了热量和电学中的简单类比，Tcpu-T0=QxR（电学中U2-U1=IxR），Tcpu指CPU的最终温度，T0指环境温度（机箱内环境），Q指CPU发热量，R指整个换热热阻。环境温度一般不变，那么当Q一定时，Tcpu取决于R的大小，R越小，Tcpu越小。
    2、降低总热阻最有效的方法是降低各个环节中本身热阻就比较大的那部分热阻（强化换热基本原则）。对于一般换热器中间环节的热阻可以看成是电学中串联的方式，那么如何有效降低热阻呢？结论是：去降低本身热阻就比较大的部分的热阻，实际CPU换热设备里热阻最大的部分只有两个，一个是CPU和换热器的接触热阻、一个就是热量最终散发到环境中的空气换热热阻，而中间的水冷和热管本身都是热阻比较小的部分。
    关于强化换热基本原则的说明：实际上热阻对于换热的公式仅仅是一个分母，那么如何有效降低分母呢。假设换热环节中有三个热阻A、B、C，A为100，B为10，C为1（热阻是串联的，总热阻=A+B+C=111）。为了强化换热降低热阻，比如说某种手段可以将热阻变为原来的1/2，你会发现对于C，即使热阻变为原来的1/2，总热阻和原来基本不变（总热阻为110.5）。但是如果A改为原来的1/2，差不多整个热阻降为原来的1/2（总热阻为61），这就是换热强化基本原则，也就是不要去做无用功试图降低本来热阻就小的那个部分，要从热阻大的地方想办法。

     实践中也是按这个原理这么做的，对于接触热阻我们采用的方法是涂硅脂，对于空气换热热阻我们采用的方法是采用翅片，并且用风扇去吹（把自然对流改成强制对流，热阻将会减少为不到原来的1/10）。至于热管和水冷的作用并不是降低中间热阻，而是采用热管和水冷后可以布置更大的空气侧换热面积，实际上是进一步降低了空气侧的热阻。这里要说明的是热管和水冷系统的引进本身会给换热多加了几个环节，也就是热管和水冷本身会增加一部分换热热阻，但是增加的部分要明显少于风冷侧减少的部分（前面说的换热面积会增大很多），所以热管和水冷的引入从总体上会降低整个换热器的R。这也能说明一个问题，有些计算机采用了热管和水冷系统为什么换热还那么差（CPU温度还很高），原因在于即使换热系统采用了热管和水冷但是CPU和热管（或水冷头）的接触很差，或者外侧风冷系统设计很糟糕（或者风力不够或者翅片表面集灰严重），那么换热系统的热阻依然很大，CPU温度依然降不下来。
    关于热管和水冷为何热阻较小的说明：热管的热阻主要是金属导热热阻，在一般换热器计算中均忽略不计（实在太小），而水冷属于管内液体强制对流换热，其热阻比空气换热热阻也要小1至2个数量级。
    PS： 空气侧热阻R=1/（空气对流换热系数x换热面积），用风扇吹（目的是增大空气对流换热系数），采用翅片（直接增加换热面积），都是有效降低空气侧热阻的方法。
           接触热阻仍然是传热计算中的难题，主要决定于接触面积和材质的表面粗糙度，还受接触面压力的影响，一般都是实验测量的方法来确定接触热阻，但是可以肯定的是，接触热阻反比于接触面积。

   说到这我想对换热有疑问的人应该能明白，当发现自己系统的CPU温度很高的时候，应该怎么办了吧，换一个散热器显然不是好的方法，清清翅片灰尘，重新涂抹硅脂才应该是优先考虑的。

以下是热管本身包含的热阻图，名称如下，相对比较专业，不是科普内容了。如果有兴趣那么有什么疑问可以继续，俺负责解答。

从热源经过热管直到冷源的整个传热体系包括以下9个传热过程：

①
从热源到热管蒸发段外表面的传热；

②
蒸发段管壁内部径向传热；

③
蒸发段吸液芯径向传热；

④
气—液交界面的蒸发传热；

⑤
蒸汽轴向流动传热；

⑥
冷凝段气—液交界面的冷凝传热；

⑦
冷凝段吸液芯径向传热；

⑧
冷凝段管壁内部径向传热；

⑨
冷凝段外表面到冷源的传热；