銅比鋁導(dǎo)熱好 為什么電腦散熱器不用純銅的?
電腦散熱器如果用純銅的話(huà):1、太貴,買(mǎi)起來(lái)肉疼;2、太重,擔(dān)心主板會(huì)受不了;3、效果怎么沒(méi)什么改善啊,成冤大頭;4、用了一段時(shí)間,純銅表面都被氧化,曾經(jīng)美如花如今爛成渣。其它的不說(shuō)了(重量、成本、保養(yǎng)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(gè)簡(jiǎn)單對(duì)比:
大家覺(jué)得銅的導(dǎo)熱能力強(qiáng),就是因?yàn)殂~的導(dǎo)熱系數(shù)比鋁的要高不少(此處指純銅和純鋁),這個(gè)也確實(shí)是,在中學(xué)都學(xué)過(guò)的。但是一個(gè)散熱器散熱能力的好壞不僅僅只考慮材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān),還和散熱面積、散熱器的形狀、空氣流動(dòng)等狀況有關(guān)。
再看后兩個(gè)參數(shù),你光看比熱容這個(gè)數(shù)字,肯定會(huì)說(shuō),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(xué)定律,溫度梯度越大,傳熱越快),似乎是沒(méi)錯(cuò),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(gè)講尺寸的產(chǎn)品,不能***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(jiǎn)單計(jì)算下。
假設(shè)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(shuō),單位體積下,鋁的熱容量只有銅的70%,它的散熱更快。
所以說(shuō),銅的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比鋁的高,熱量從CPU到環(huán)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(jiàn)得比鋁的好多少。
在熱力學(xué)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(dǎo)熱系數(shù),A為傳熱面積,Δt為溫度差,在同樣體積下,假設(shè)A是一樣的,Q主要就由材料導(dǎo)熱系數(shù)與熱量傳遞介質(zhì)間的溫度差決定了。CPU的散熱其實(shí)是兩個(gè)過(guò)程,一個(gè)是從CPU到散熱器,另一個(gè)是從散熱器到環(huán)境(空氣)。
對(duì)于純銅散熱器,熱量從CPU到散熱器,因?yàn)镵更大,Δt也大(散熱器與CPU間的溫度差,因?yàn)橥w積下銅的升溫慢),這個(gè)過(guò)程中的傳熱速率是明顯好過(guò)純鋁散熱器的,但是到了第二個(gè)階段,熱量從散熱器傳到空氣時(shí),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(gè)過(guò)程,純銅散熱器的效率是低于鋁質(zhì)散熱器的。之前一直有個(gè)說(shuō)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(méi)有出現(xiàn)過(guò),我們?cè)缒昃驮?jīng)測(cè)試過(guò)純銅的Ultra 120E,它重達(dá)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:
在這樣的高成本、大重量的前提下,純銅散熱器帶來(lái)的性能收益其實(shí)是非常低的,也僅僅比普通的U120E低了4度而已,當(dāng)然如果你追求***,也未嘗不可,只是代價(jià)太大。
總的來(lái)說(shuō),純銅散熱器不劃算,成本太高,加工更難,性?xún)r(jià)比低,博下眼球尚可,肯定是成不了主流的,而鋁質(zhì)散熱器這么多年來(lái)一直唱著主角,是正確選擇的結(jié)果,比如它便宜、密度低,容易加工成形,硬度好,還有一點(diǎn)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(chǎn)品。所以,為什么要用純銅散熱器呢?!