Méthodes de dissipation thermique des dissipateurs thermiques d'ordinateur : refroidisseur de processeur

12/10/2024

La méthode de dissipation de la chaleurDésigne le principal mode de transfert de chaleur par le dissipateur thermique. En thermodynamique, la dissipation thermique est un transfert de chaleur, et il existe trois principaux modes de transfert : la conduction thermique, la convection thermique et le rayonnement thermique. Le transfert d'énergie par la substance elle-même ou par contact avec une autre substance est appelé conduction thermique, le type de transfert thermique le plus courant. Par exemple, la conduction thermique est le contact direct de la base du dissipateur thermique du processeur avec le processeur pour évacuer la chaleur. La convection thermique désigne la circulation de fluides (gazeux ou liquides) qui évacuent la chaleur tropicale. Dans les systèmes de refroidissement des châssis d'ordinateurs, la méthode de refroidissement par convection forcée est plus courante. Le rayonnement thermique désigne le transfert de chaleur par rayonnement, le plus courant étant le rayonnement solaire. Ces trois modes de dissipation thermique ne sont pas isolés ; dans le transfert thermique quotidien, ils se produisent simultanément et interagissent.

En fait, tout type de dissipateur thermique utilise ces trois méthodes de transfert de chaleur simultanément, mais avec un objectif différent. Par exemple, dans un refroidisseur de processeur classique, le dissipateur est en contact direct avec la surface du processeur, et la chaleur de la surface du processeur est transférée au dissipateur par conduction thermique ; le ventilateur génère un flux d'air pour évacuer la chaleur de la surface du dissipateur par convection thermique ; et le flux d'air dans le châssis évacue également la chaleur de l'air autour du dissipateur par convection thermique jusqu'à l'extérieur du châssis ; et simultanément, toutes les pièces à haute température rayonnent de la chaleur vers les pièces environnantes à basse température.

L'efficacité de dissipation thermique d'un dissipateur thermique est liée à des paramètres tels que la conductivité thermique du matériau du dissipateur thermique, la capacité thermique du matériau du dissipateur thermique et du milieu du dissipateur thermique, ainsi que la zone de dissipation thermique effective du dissipateur thermique.

Selon le mode d'évacuation de la chaleur, le radiateur peut être divisé en deux catégories : la dissipation thermique active et la dissipation thermique passive. Les premiers sont généralement refroidis par air, tandis que les seconds sont généralement des dissipateurs thermiques. Le refroidissement peut être divisé en plusieurs catégories : refroidissement par air, par caloduc, par liquide, par semi-conducteurs et par compresseur.

Le refroidissement par air est le plus courant et le plus simple. Il utilise des ventilateurs pour évacuer la chaleur absorbée par le radiateur. Son prix est relativement bas et son installation simple, mais il dépend fortement de l'environnement. Par exemple, une augmentation de la température et un overclocking peuvent fortement affecter ses performances de refroidissement.

Le caloduc est un élément de transfert de chaleur à très haute conductivité thermique. Il transfère la chaleur par évaporation et condensation du liquide dans un tube à vide fermé. Il utilise l'aspiration brute et d'autres principes de fluides, similaires à ceux du compresseur d'un réfrigérateur. Il présente de nombreux avantages, tels qu'une conductivité thermique élevée, de bonnes propriétés isothermes, une surface de transfert de chaleur variable de chaque côté (chaud et froid), un transfert de chaleur sur de longues distances et un contrôle de température. De plus, l'échangeur de chaleur composé de caloducs présente les avantages d'un transfert de chaleur élevé, d'une structure compacte et d'une faible perte de charge du fluide. Grâce à ses caractéristiques de transfert de chaleur spécifiques, il permet de contrôler la température de la paroi du tube afin d'éviter la corrosion par point de rosée. Refroidisseur d'air CPU AIO à tube en cuivre

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Le refroidissement liquide utilise un liquide à circulation forcée entraînée par une pompe pour évacuer la chaleur du radiateur. Comparé au refroidissement par air, il offre un refroidissement silencieux et stable, une faible dépendance à l'environnement et d'autres avantages. Cependant, le prix des caloducs et du refroidissement liquide est relativement élevé et leur installation est relativement complexe.

Lors de l'achat d'un radiateur, vous pouvez en choisir un en fonction de vos besoins réels et de vos conditions économiques, et le principe est assez bon. Série de refroidisseurs de processeur liquides

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Échange de chaleur environnemental

Lors de la transmission de la chaleur vers le haut du radiateur, il est nécessaire de la diffuser au plus vite vers l'environnement. Le radiateur refroidi par air échange de la chaleur avec l'air ambiant. Lors de ce transfert, la chaleur est transférée entre deux milieux différents, selon la formule Q = α XAX ΔT, où ΔT représente la différence de température entre les deux milieux, c'est-à-dire la différence de température entre le radiateur et l'air ambiant ; α représente la conductivité thermique du fluide, déterminée par le matériau du dissipateur thermique et la composition de l'air. Le plus important est la surface de contact du dissipateur thermique avec l'air, à condition que les autres conditions restent inchangées. Le volume du dissipateur thermique étant généralement limité, l'espace à l'intérieur du châssis étant limité, une installation trop grande compliquera son installation. Modifier la forme du dissipateur thermique pour augmenter sa surface de contact avec l'air et ainsi accroître la surface d'échange thermique est un moyen efficace d'améliorer l'efficacité de la dissipation thermique. Pour y parvenir, on utilise généralement une conception à ailettes complétée par un dégrossissage de surface ou un filetage et d'autres méthodes pour augmenter la surface.