热阻与温度无关？（二）

rsjrsj 2018-03-03

热阻与温度无关？（二）

Johnson

上次文章《热阻与温度无关？》说明了，一般的自然对流、辐射换热情况，热阻不能看成与温度无关的常量。那么强迫对流散热的情况，是不是热阻就都能近似看做常数了呢？

答案是否定的。

热管作为一种高效的传热元件，应用日期广泛。一般认为，热管的导热系数可以搞到10 000W/mk以上。但事实上，热管强大的导热能力是有条件限制的。普通吸液芯型的热管，传热能力有几大限值：粘滞限、声速限、携带限、毛细限和沸腾限。用图线表示为下图形式，蓝色阴影区域即为热管的传热极限。温度不同，热管的最大传热能力也有不同。当温度很高或很低时，热管的传热能力非常差，表现为，热管散热器的热阻有所升高。

因此，在热设计网2017秋季培训班的辅导QQ中，有学员反应，测试热管散热器的热阻时发现，发热功率比较低时，散热器热阻比较恒定，当发热功率超过一定值时，热阻忽然有一个跃升，原因就是传热量超过热管的传热极限。

除了热管散热器，针对通讯类产品，风扇往往是调速的，也就是说，风量是随温度而变化的，折算热阻，自然也是随温度而变化的。因此，Johnson建议在样机测试时，将风扇设置为固定转速。

既然强迫对流换热有特例，那么自然对流是不是也有例外呢？

一般的自然对流，热阻跟温差有关。但是密闭腔体内的自然散热会有例外。密闭腔体内，当Ra<1708时，浮升力无法克服粘滞力，对流无法产生，此时的自然散热只以传导方式进行。如下图（a）所示。温度变化比较小的情况，如果忽略空气导热系数随温度的变化，这个对流热阻可以看成固定的值。值得一提的是，此刻，自然对流伴随的辐射热阻，依然保持着那个复杂的形式。