热管的原理是什么？

Question

我问自己这个问题可能已经超过 10 年了……热管有什么意义？例如在 CPU 散热器上。
对我来说，4、6、8 或我不知道有多少热管在将热量传递到铝翅片方面比简单地使用实心铜块更有效，这对我来说似乎非常不合理。或者为什么不把它留在离CPU更近的地方安装散热片？我的意思是你仍然可以使用一点铜，但不能使用这些两英寸或更多英寸长的热管。

tbh 对我来说，这真的是一种营销方式。我的意思是英特尔的库存冷却器在没有任何热管的情况下做得很好。（考虑到它们有多小，而且鳍片不多。）

Answer 1

散热器通常但可能被错误地称为“散热器”，它有两项工作：

1. 尽可能快地直接从 CPU 芯片中排出热量
2. 允许排出的热量消散，而不会将热量重新引入您试图冷却的系统。

第二部分是我不喜欢“sink”这个词的原因。这意味着您可以继续将热量“倒入下水道”，而无需填充水槽。

传统上，散热器的金属“翅片”提供了与周围空气接触的最大表面积，因此热量会从翅片转移到空气中，并尽快被系统排气扇排出。如果散热片不能足够快地散热，则可以在吊具上安装一个风扇，以增加每个时间间隔与吊具表面接触的空气量，这可能会增加热量从吊具的传递飞到空中。

一些关键概念是：

1. 热量（能量）总是从能量最高的导体转移到可用的能量最低的导体。当您将冰块放入一杯水中时，热量会从水中转移到冰块中，从而减少水中的热量。
2. 你永远无法通过将热量转移到已经比它更热的物体来冷却物体。这通常意味着在没有制冷剂的情况下，您永远无法将 CPU 冷却到低于室温。
3. 具有较低比热的材料将比具有高比热的材料加热更快和冷却更快。

所以在传统场景中，散热器的比热比 CPU 芯片低，所以热量会很快流入其中。低比热还允许热量交换到空气中，但速率根据任何给定时间间隔产生的热量而变化。

这种方法的缺陷是，当 CPU 每秒产生如此多的热量以致散热器无法足够快地将其排出时会发生什么，从而导致散热器加热到热量不再流入其中（或将只吸收热量太慢，数量太少），这样 CPU 的热量就不会散去。

这就是将立即从管芯散热的问题与从散热器更渐进的散热问题区分开来变得重要的地方。如果我们可以继续快速地从 CPU 中吸收热量，那么散热片将热量消散到空气中的速度对我们来说真的无关紧要。

热管专门设计用于尽快从 CPU 中排出热量，并将其移离芯片比传统方式更远，这使整个系统在 CPU 运行时更有效，并且可能淹没了传统的散热器。

组成热管的材料（以及与 CPU 芯片直接接触的材料）必须具有非常低的比热和传导电阻才能有效。导电材料的质量对这个等式有影响，因此，单独质量较低的管道越多，性能越好，总质量相同的管道越少。因此，从这个角度来看，在所有其他条件相同的情况下（很少是这样），管道越多，在任何给定时间间隔内疏散的能力就越大。

所以，这比你想要的要多得多，而且只代表了热力学的最低限度的知识，但希望它对你有用。