Wärmeableitungsmethoden von Computer-Kühlkörpern - CPU-Kühler

12.10.2024

Die Wärmeableitungsmethodebezeichnet die hauptsächliche Art und Weise, wie der Kühlkörper Wärme abgibt. In der Thermodynamik ist Wärmeableitung Wärmeübertragung, und es gibt drei Hauptwege der Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Wärmekonvektion und Wärmestrahlung. Die Energieübertragung durch eine Substanz selbst oder wenn eine Substanz mit einer anderen in Kontakt ist, wird als Wärmeleitung bezeichnet und ist die häufigste Art der Wärmeübertragung. Beispielsweise ist die Art und Weise, wie die Basis eines CPU-Kühlkörpers in direktem Kontakt mit der CPU steht, um Wärme abzuleiten, Wärmeleitung. Thermische Konvektion bezeichnet den Fluss von Fluiden (Gasen oder Flüssigkeiten), die tropische Wärme von der Wärmeübertragungsmethode wegleiten. In Kühlsystemen von Computergehäusen wird die Kühlung durch einen lüfterbetriebenen Gasstrom, die sogenannte „erzwungene Konvektion“, häufiger verwendet. Thermische Strahlung bezeichnet die Wärmeübertragung durch Strahlung, die häufigste alltägliche Art ist die Sonnenstrahlung. Diese drei Arten der Wärmeableitung sind nicht isoliert, bei der alltäglichen Wärmeübertragung treten sie gleichzeitig auf und wirken zusammen.

Tatsächlich nutzt jeder Kühlkörper grundsätzlich alle drei Wärmeübertragungsmethoden gleichzeitig, nur mit unterschiedlichem Schwerpunkt. Beispielsweise steht bei einem gewöhnlichen CPU-Kühler der CPU-Kühlkörper in direktem Kontakt mit der CPU-Oberfläche, und die Wärme von der CPU-Oberfläche wird durch Wärmeleitung auf den CPU-Kühlkörper übertragen. Der Lüfter erzeugt einen Luftstrom, um die Wärme durch Wärmekonvektion von der Oberfläche des CPU-Kühlkörpers abzuleiten. Der Luftstrom im Gehäuse leitet die Wärme der Luft um den CPU-Kühlkörper herum ebenfalls durch Wärmekonvektion nach außen ab. Gleichzeitig strahlen alle Teile mit hoher Temperatur Wärme an die umgebenden Teile mit niedriger Temperatur ab.

Die Wärmeableitungseffizienz eines Kühlkörpers hängt von Parametern wie der Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpermaterials, der Wärmekapazität des Kühlkörpermaterials und des Kühlkörpermediums sowie der effektiven Wärmeableitungsfläche des Kühlkörpers ab.

Je nach Art der Wärmeableitung unterscheidet man zwischen aktiven und passiven Kühlkörpern. Bei ersteren handelt es sich üblicherweise um luftgekühlte Kühler, bei letzteren um Kühlkörper. Die Kühlmethode kann weiter unterteilt werden in Luftkühlung, Heatpipe-Kühlung, Flüssigkeitskühlung, Halbleiterkühlung, Kompressorkühlung usw.

Luftkühlung ist die gebräuchlichste und einfachste Lösung. Dabei werden Lüfter eingesetzt, um die vom Kühler aufgenommene Wärme abzuleiten. Sie bietet den Vorteil eines relativ niedrigen Preises und einer einfachen Installation, ist jedoch stark von der Umgebung abhängig. So wird beispielsweise die Kühlleistung bei steigenden Temperaturen und Übertaktung stark beeinträchtigt.

Ein Wärmerohr ist ein Wärmeübertragungselement mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit. Es überträgt Wärme durch Verdampfung und Kondensation von Flüssigkeit in einem geschlossenen Vakuumrohr. Dabei nutzt es die Saugwirkung und andere Fluidprinzipien, ähnlich dem Kühleffekt eines Kühlschrankkompressors. Es bietet eine Reihe von Vorteilen, wie z. B. eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, gute isotherme Eigenschaften, die Möglichkeit, die Wärmeübertragungsfläche auf beiden Seiten (heiß und kalt) beliebig zu verändern, Wärmeübertragung über große Entfernungen und Temperaturregelung. Darüber hinaus bietet ein aus Wärmerohren bestehender Wärmetauscher die Vorteile einer hohen Wärmeübertragungseffizienz, einer kompakten Bauweise und eines geringen Flüssigkeitswiderstandsverlusts. Aufgrund seiner besonderen Wärmeübertragungseigenschaften kann die Temperatur der Rohrwand geregelt werden, um Taupunktkorrosion zu vermeiden. Kupferrohr CPU-Luftkühler AIO

Bei der Flüssigkeitskühlung wird Flüssigkeit in einer pumpengetriebenen Zwangszirkulation verwendet, um die Wärme vom Kühler abzuleiten. Im Vergleich zur Luftkühlung bietet sie eine ruhige, stabile Kühlung, geringe Abhängigkeit von der Umgebung und weitere Vorteile. Allerdings sind Heatpipes und Flüssigkeitskühlung relativ teuer und die Installation aufwendig.

Beim Kauf eines Heizkörpers können Sie einen auswählen, der Ihren tatsächlichen Bedürfnissen und wirtschaftlichen Bedingungen entspricht, und das Prinzip ist gut genug. Serie Flüssig-CPU-Kühler

Umgebungswärmeaustausch

Wenn Wärme an die Oberseite des Kühlers übertragen wird, muss sie schnellstmöglich an die Umgebung abgegeben werden, da ein luftgekühlter Kühler Wärme mit der Umgebungsluft austauscht. Der Wärmeaustausch zwischen zwei Medien erfolgt gemäß der Formel Q = α XAX ΔT. ΔT steht für die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Medien, also die Temperaturdifferenz zwischen Kühler und Umgebungsluft. α steht für die Wärmeleitfähigkeit des Mediums, die durch die Zusammensetzung des Kühlkörpermaterials und der Luft bestimmt wird. α ist ein fester Wert. Der wichtigste Faktor ist die Kontaktfläche zwischen Kühlkörper und Luft, sofern die übrigen Bedingungen unverändert bleiben. Da das Volumen des Kühlkörpers in der Regel begrenzt ist und der Platz im Gehäuse begrenzt ist, erschwert ein zu großer Kühlkörper die Installation. Eine Veränderung der Kühlkörperform, eine Vergrößerung der Kontaktfläche mit der Luft und damit der Wärmeaustauschfläche, verbessert die Wärmeableitungseffizienz effektiv. Dies wird im Allgemeinen durch die Verwendung eines gerippten Designs erreicht, ergänzt durch Oberflächenaufrauhung oder Gewindeschneiden und andere Methoden zur Vergrößerung der Oberfläche.