小议CPU散热器

日期：2007年8月21日作者：查看:[大字体中字体小字体]

　　不管什么CPU散热器，无非是扣具、散热片和风扇的区别。

扣具只要能保证对应各自的系统（K7、P4、K8），并且能够将散热器压紧于CPU核心就行了，不会对效果有更多影响。

散热片是将CPU核心热量迅速导出的关键，主要决定散热片散热效能的有两个参数，下面详细说一下。

首先是散热片的传热系数，我大学学过传热学，给大家简单讲讲。传热系数的通俗定义是“在单位温差下，单位时间内通过单位面积的热量”，单位是J/m2Ks，或者W/m2K，其中J是热量单位焦耳，m2表示面积单位平方米，K是温度单位开尔文，也可以用摄氏温标的C代替，s是时间单位秒。对于均匀材质，传热系数和材料热阻互为倒数，材料的热阻越小传热系数越高。纯铝的热阻为纯铜的1.8倍，因此用铜和铝来制造相同截面积的散热器，纯铜的比纯铝的单位时间内能从CPU核心带走更多热量，这就解释了为何铜材质散热片比铝材质散热片在开机初期CPU温度要更低一些。当然了，上面说的都是纯且均匀材质的理想情况，事实上，厂家往往将散热片切割成鳍片状，甚至在散热片接触CPU处采用整块金属，而和上部鳍片之间采用其他金属焊接（例如常见的回流焊工艺）这些都会比采用整块均匀金属时的热阻大，因此，除了材质本身的热阻特性外，散热片的加工工艺和最终形态也对传热系数有一定影响。

随着散热片不断吸收CPU的热量，散热片温度会逐渐升高，散热片与CPU核心的温度差会越来越小，这样，单位时间带走的热量就会减少，CPU工作温度就会升高，然后散热片和CPU温度继续交替上升，直到CPU过热损坏。此时就意味着散热器的热容量已趋饱和。这里就引出另一个重要热力学参数：比热。学过中学物理的人都知道比热的定义是“使单位质量的物质温度提升1度需要的热量”，单位是J/kgK。这里我们举个简单的例子，让大家知道比热对于散热器的重要性。现在主流CPU的功耗一般都达到100W左右，也就是每秒释放100J热量，纯铜的比热是390J/kgK，这样我们可以计算出，这样一块CPU，将10cm见方的纯铜块（8.9kg）从20度加热到60度只需要23分钟的时间！而我们平时使用的散热器铜底座一般都只有几百克，在如今火炉般的CPU面前，如果不加风扇或水冷循环系统，只需几分钟便会烫手，甚至导致CPU过热损坏。

说到比热，还要纠正一个由来已久的认识误区。大家一直以来都说铜吸热快，但是热容量比铝小。这话说对了一半，铜的比热的确比铝小（铜为390J/kgK，铝为880J/kgK，约为铜的2.3倍不到），这只是表示单位质量铜的热容量比铝小，但是大家不要忘了铜的密度是8.9kg/m3（铝是2.7），接近铝的3.3倍，因此制成同样体积的散热片，纯铜材质比纯铝材质的热容量还是大将近一半。也就是因为这个原因，我们才有“铜散热比铝慢，需要更大风量的风扇”的说法。

接下来谈风扇。风扇的选择看似眼花缭乱，其实远没有散热片复杂，大家其实只需要根据自己的需要选择就行。简单的说，就是三点：首先，按照散热片的尺寸选择合适尺寸的风扇，例如6X6cm的散热片对应6cm风扇，8X8cm的散热片对应8cm风扇，当然也可以在大散热片上装小风扇或者通过转换座在小散热片上装大风扇，不过这时的效率会打一定折扣。其次，根据应用的需求选择适合超频的风扇或者普通风扇，当然超频用的风扇价格会比较贵一些。最后，如果确定自己需要超频用的风扇，就必须考虑风扇风量和风压的问题，这是选择风扇的难点，也是广大超频爱好者最关心的问题，我们详细讲一下。

风扇按照气流流向通常分为轴流式和离心式（其实还有混流式，但CPU风扇决少采用），较常见的为轴流式，离心式典型的有coolermaster的空军一号。学过流体力学的应该知道，不管什么形式的风扇均属于平方转矩负载，只要风扇的叶轮直径和叶轮角度一定，转速将决定风量、风压和功率。其中风量和转速成正比，风压和转速的平方成正比，功率和转速的立方成正比。因此我们平时选择直径更大、转速更高的风扇就是为了获得更大的风压和风量。但是市场上的风扇五花八门，我们可以发现有的风扇厚一些有的薄一些，这些其实反映了叶轮角度的大小，通常厚风扇的叶轮角度更大，在同样的叶轮直径和电机轴功率下可以带来更高的风压，但是相对同样叶轮直径和功率的薄型风扇来说风量要小一些。总结前面的陈述就是：“叶轮直径和角度一定，转速越高风压和风量越大；叶轮直径和功率一定，风压与风量不能两全”。通常，铝质散热片搭配高风压风扇效果更好，而铜质散热片搭配大风量风扇效果更好，如果觉得自己是OC狂人，当然可以选择风量和风压均惊人的台达“暴力王”之类的产品，不过建议你最好再买副隔音效果良好的耳塞，哈哈。
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