从原始到奢华!十五年之显卡散热物语
极限超频作为一项竞技活动,考验的是选手的技能、知识和勇气,已经脱离了实用的范畴,回归原点,近年来风冷技术也是从来没有停滞过,除了更加高效的风扇,最神秘而又引人注目的要数“热管”了。
热管技术是1963年美国 LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的。它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
从热力学的角度看,为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢?这还要从热传递的三种方式:辐射、对流、传导,三种方式说起……
单从热传导来讲,银是导热最快的金属或者合金,其次是铜。但不管是那种单一材料都远远不如热管的导热效率。因为一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态,充入适当的液体,这种液体沸点低,容易挥发。管壁有吸液芯,其由毛细多孔材料构成。热管一段为蒸发端,另外一段为冷凝端,当热管一段受热时,毛细管中的液体迅速蒸发,蒸气在微小的压力差下流向另外一端,并且释放出热量,重新凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段,如此循环不止,热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地传导开来。热管就是利用蒸发制冷,使得热传递和对流同时进行,以最快的速度平衡热管两端的温度差,从而实现热量的快速传导。
热管在实现这一热量转移的过程中,包含了以下六个相互关联的主要过程:
(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到(液---汽)分界面;
(2)液体在蒸发段内的(液--汽)分界面上蒸发;
(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段;
(4)蒸汽在冷凝段内的汽·液分界面上凝结:
(5)热量从(汽--液)分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源:
(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。
热管内部为了增加毛细效应,加工成不同的形状
当然,一根水平放置的有芯热管,由于其内部循环动力是毛细力,因此任意一端受热就可作为蒸发段,而另一端向外散热就成为冷凝段。
根据热管管芯的构造型式,热管大致可分为紧贴管壁的单层及多层网芯、烧结粉末管芯、轴向槽道式管芯和组合管芯。它们因为构造的不同而有不同的物理属性,可以适用于不同的环境,但是基本原理都是一样的,这里就不再赘述了。
简而言之,热管是一种高效的热导体,它由一个密闭的容器和一种工作介质两种基本部件组成。热管传热是被动传热,没有运动部件,因此也不消耗能源,无需配件,工作稳定,只要外壳不破或者遭受外力而严重变形,热管经久耐用,无需维修。