2024年3月28日发(作者：代芮安)
风冷散热原理
从热力学的角度来看，物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在时，就必然发
生热从高温处传递到低温处，这是自然界和工程技术领域中极普遍的一种现象。而热传递
的方式有三种：辐射、对流、传导，其中以热传导为最快。我们要讨论的风冷散热，实际
上就是强制对流散热。
对流换热是指流体与其相接触的固体表面或流体，而这具有不同温度时所发生的热量
转移过程。热源将热量以热传导方式传至导热导热介质，再由介质传至散热片基部，由基
部将热量传至散热片肋片并通过风扇与空气分子进行受迫对流，将热量散发到空气中。风
扇不断向散热片吹入冷空气，流出热空气，完成热的散热过程。
对流换热即受导热规律的支配，又受流体流动规律的支配，属于一种复杂的传热过程，
表现在对流换热的影响因素比较多。
1．按流体产生流动的原因不同，可分为自然对流和强制对流。
2．按流动性质来区分，有层流和紊流之别。流体从层流过渡到紊流是由于流动失去稳
定性的结果。一般以雷诺数（Re）的大小，作为层流或紊流的判断依据。
3．流体的物性对对流换热的影响。例如，粘度、密度、导热系数、比热、导温系数等
等，它们随流体不同而不同，随温度变化而变化，从而改变对流换热的效果。
4．换热表面的几何条件对对流换热的影响。其中包括：
1)管道中的进口、出口段的长度，形状以及流道本身的长度等；
2)物体表面的几何形状，尺寸大小等；
3)物体表面，如管道壁面、平板表面等的粗糙程度；
4)物体表面的位置（平放、侧放、垂直放置等）以及流动空间的大小。
5．流体物态改变的影响。
6．换热面的边界条件，如恒热流、恒壁温等，也会影响对流换热。
7.风量和温度的关系
T＝Ta＋1.76P／Q
式中
Ta－－环境温度，℃
P－－整机功率，W
Q－－风扇的风量，CFM
T－－机箱内的温度，℃
举一个电路设计中热阻的计算的例子：
设计要求： 芯片功耗： 20瓦
芯片表面不能超过的最高温度： 85℃
环境温度（最高）： 55℃
计算所需散热器的热阻。
实际散热器与芯片之间的热阻很小，取01℃/W作为近似。则
（R + 0.1）× 20W = 85℃ - 55℃
得到 R = 1.4 ℃/W
只有当选择的散热器的热阻小于1.4℃/W时才能保证芯片表面温度不会超过85℃。
使用风扇能带走散热器表面大量的热量，降低散热器与空气的温差，使散热器与空气
之间的热阻减小。因此散热器的热阻参数通常用一张表来表示。如下例：
风速（英尺/秒） 热阻（℃/W）
0 3.5
100 2.8
200 2.3
300 2.0
400 1.8
2024年3月28日发(作者：代芮安)
风冷散热原理
从热力学的角度来看，物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在时，就必然发
生热从高温处传递到低温处，这是自然界和工程技术领域中极普遍的一种现象。而热传递
的方式有三种：辐射、对流、传导，其中以热传导为最快。我们要讨论的风冷散热，实际
上就是强制对流散热。
对流换热是指流体与其相接触的固体表面或流体，而这具有不同温度时所发生的热量
转移过程。热源将热量以热传导方式传至导热导热介质，再由介质传至散热片基部，由基
部将热量传至散热片肋片并通过风扇与空气分子进行受迫对流，将热量散发到空气中。风
扇不断向散热片吹入冷空气，流出热空气，完成热的散热过程。
对流换热即受导热规律的支配，又受流体流动规律的支配，属于一种复杂的传热过程，
表现在对流换热的影响因素比较多。
1．按流体产生流动的原因不同，可分为自然对流和强制对流。
2．按流动性质来区分，有层流和紊流之别。流体从层流过渡到紊流是由于流动失去稳
定性的结果。一般以雷诺数（Re）的大小，作为层流或紊流的判断依据。
3．流体的物性对对流换热的影响。例如，粘度、密度、导热系数、比热、导温系数等
等，它们随流体不同而不同，随温度变化而变化，从而改变对流换热的效果。
4．换热表面的几何条件对对流换热的影响。其中包括：
1)管道中的进口、出口段的长度，形状以及流道本身的长度等；
2)物体表面的几何形状，尺寸大小等；
3)物体表面，如管道壁面、平板表面等的粗糙程度；
4)物体表面的位置（平放、侧放、垂直放置等）以及流动空间的大小。
5．流体物态改变的影响。
6．换热面的边界条件，如恒热流、恒壁温等，也会影响对流换热。
7.风量和温度的关系
T＝Ta＋1.76P／Q
式中
Ta－－环境温度，℃
P－－整机功率，W
Q－－风扇的风量，CFM
T－－机箱内的温度，℃
举一个电路设计中热阻的计算的例子：
设计要求： 芯片功耗： 20瓦
芯片表面不能超过的最高温度： 85℃
环境温度（最高）： 55℃
计算所需散热器的热阻。
实际散热器与芯片之间的热阻很小，取01℃/W作为近似。则
（R + 0.1）× 20W = 85℃ - 55℃
得到 R = 1.4 ℃/W
只有当选择的散热器的热阻小于1.4℃/W时才能保证芯片表面温度不会超过85℃。
使用风扇能带走散热器表面大量的热量，降低散热器与空气的温差，使散热器与空气
之间的热阻减小。因此散热器的热阻参数通常用一张表来表示。如下例：
风速（英尺/秒） 热阻（℃/W）
0 3.5
100 2.8
200 2.3
300 2.0
400 1.8