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銅比鋁導熱好 為什么電腦散熱器不用純銅的?

來源:http://www.eopfk.tw點擊705作者:聯騰達 發布:2018-11-03打印文本

電腦散熱器如果用純銅的話:1、太貴,買起來肉疼;2、太重,擔心主板會受不了;3、效果怎么沒什么改善啊,成冤大頭;4、用了一段時間,純銅表面都被氧化,曾經美如花如今爛成渣。其它的不說了(重量、成本、保養等),咱就只談散熱能力,把純銅和純鋁這兩種材料的一些物理特性作了個簡單對比:

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大家覺得銅的導熱能力強,就是因為銅的導熱系數比鋁的要高不少(此處指純銅和純鋁),這個也確實是,在中學都學過的。但是一個散熱器散熱能力的好壞不僅僅只考慮材料的導熱系數有關,還和散熱面積、散熱器的形狀、空氣流動等狀況有關。

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再看后兩個參數,你光看比熱容這個數字,肯定會說,哇,銅的比熱容更小啊,它的溫度升的更快,不是更容易散熱(熱力學定律,溫度梯度越大,傳熱越快),似乎是沒錯,但是……你還要看看它們的密度。

銅的密度是鋁的3.3倍,散熱器是一個講尺寸的產品,不能無限做大,那同樣體積大小下,到底是銅的熱容小還是鋁的熱容小呢?不妨簡單計算下。

假設都是一立方厘米大小的材料,銅的重量為8.9克,讓它上升1K,需要3.4KJ的熱量,此大小下鋁的重量為2.7克,讓它上升1K,需要的熱量是2.4KJ,也就是說,單位體積下,鋁的熱容量只有銅的70%,它的散熱更快。

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所以說,銅的導熱系數雖然比鋁的高,熱量從CPU到環境間的傳遞阻力小,但是,同體積下它的熱容量更大些,溫度上升慢,這樣溫度梯度小,綜合傳熱能力并不見得比鋁的好多少。

在熱力學中,傳熱速率方程式為Q=KAΔt,其中Q為傳遞的熱量,K為材料的導熱系數,A為傳熱面積,Δt為溫度差,在同樣體積下,假設A是一樣的,Q主要就由材料導熱系數與熱量傳遞介質間的溫度差決定了。CPU的散熱其實是兩個過程,一個是從CPU到散熱器,另一個是從散熱器到環境(空氣)。

對于純銅散熱器,熱量從CPU到散熱器,因為K更大,Δt也大(散熱器與CPU間的溫度差,因為同體積下銅的升溫慢),這個過程中的傳熱速率是明顯好過純鋁散熱器的,但是到了第二個階段,熱量從散熱器傳到空氣時,K是一樣的(都是空氣),Δt則是純銅散熱器更小(這兒是散熱器與空氣的溫度差),在這個過程,純銅散熱器的效率是低于鋁質散熱器的。之前一直有個說法,銅吸熱快,鋁散熱快,還是很有道理的。

純銅散熱器也不是沒有出現過,我們早年就曾經測試過純銅的Ultra 120E,它重達1.89kg,而普通的Ultra 120E散熱器僅僅785g,足足重了1.1kg,但是性能呢?如下:

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在這樣的高成本、大重量的前提下,純銅散熱器帶來的性能收益其實是非常低的,也僅僅比普通的U120E低了4度而已,當然如果你追求極致,也未嘗不可,只是代價太大。

總的來說,純銅散熱器不劃算,成本太高,加工更難,性價比低,博下眼球尚可,肯定是成不了主流的,而鋁質散熱器這么多年來一直唱著主角,是正確選擇的結果,比如它便宜、密度低,容易加工成形,硬度好,還有一點非常重要,它制成的散熱器在散熱性能上非常接近于純銅產品。所以,為什么要用純銅散熱器呢?!

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