大数跨境

技术好文|详解 三种散热路径的热阻

技术好文|详解 三种散热路径的热阻 NTK散热
2025-12-06
1


点击蓝字

关注我们







热阻(Thermal Resistance)即当热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。热阻的单位是K/W或者℃/W (K代表开尔文)。虽然K和°C的 绝对温度不一样(0 K=-273.15 °C),但是作为相对温度进行处理时是一样的(K=°C)。热阻的大小取决于物质的导热性能以及传热路径、形状等因素。


在实际应用中,可以根据具体条件,选择不同的计算方法来求得热阻。例如,在计算电子元器件的热阻时,可以使用热仿真软件进行模拟计算;在计算散热器的热阻时,可以通过试验和实际测量来确定。


热传递的三种形式

热传递即热通过物体和空间进行传递,所谓传递,是指热能从一个地方转移到另外一个地方。热传递存在热传导、对流(换热)、热辐射三种形式。热传导:在同一个物体内,通过组成物质的分子的运动,热从温度高的地方向温度低的地方进行转移的现象,不伴随物质的转移。

对流(换热):当固体表面以及与其相接触的空气和水等流体之间存在温度差时,通过流体的流动进行热转移的现象。相对于热传导,对流可以传递更多的热。

热辐射:从物体表面会辐射出与温度相对应的一定波长的电磁波。当电磁波通过空间传递到对象物体时,对象物体的表面分子由于电磁波的振动能量而产生振动,由此发生热转移,物体的温度发生变化的现象。对于热辐射来说,即使物体之间不存在热传递的媒介(即使是在真空之中),也可以发生热转移。 因此,周围空气的温度不会发生变化。


热传导的热阻

热传导的热阻的示意图和计算公式如下所示。

上图表示截面积为A、长度为L的物体,其一端的温度T1通过 热传导向物体的另外一端进行转移变为温度T2。 上边的公式是最开始出现过的热阻公式,T1和T2的温度差, 按照热阻Rth与热流量P的乘积进行表示。 下边的公式是使用物质参数所表示的Rth的计算公式。 从上图和计算公式的各项参数可以联想到,热传导的热阻基本可以按照导体的方阻的思考方法进行考虑。将公式中的热导率替换为电阻率就可以计算方阻。电阻率是导体材料的固有值,热导率也是材料的固有值。 从Rth的公式可以看出,为了减小热传导的热阻,需要增大物体的截面积、或者减小物体的长度、或者选择热导率大的材料。


对流(换热)的热阻

对流有几种类型,以下是包含术语的相关定义。

流体的热阻示意图和计算公式如下所示:


对流的热阻是对流换热系数hm与发热物体的表面积A的乘积 的倒数。从公式可以得出,物体的表面积越大,则对流的热阻 就越小。 对流换流系数hm根据对流类型不同而不一样。对于自然対流, 温度差越大,对流得到促进,热阻越小。对于强制对流,风速越快,热阻越小。


热辐射的热阻


热辐射的原理与通过分子进行热转移的热传导和对流(换热)的原理不同。即使在没有物体或者流体的真空之中,也可以通过热辐射实现热转移。 热辐射的热阻的示意图和计算公式如下所示。

热辐射的热阻是辐射换热系数与发热体的表面积的乘积的倒数。 从公式可以得出,物体的表面积、温度、辐射率会对热辐射的 热阻产生影响。 从Rth的公式可以得出为了减小热辐射的热阻,需要增大物体 的表面积、或者选择辐射率大的材料。

文章来源:洞见热管理

版权声明:我们尊重原创,也乐于分享,如有涉及版权等问题,敬请第一时间联系我们进行删除处理

【声明】内容源于网络
0
0
NTK散热
1234
内容 168
粉丝 0
NTK散热 1234
总阅读44
粉丝0
内容168