一種計(jì)算機(jī)新型散熱機(jī)箱

晏玉義 張圓 朱爽爽 查李君 左聰

摘要：隨著計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)的發(fā)展，其CPU發(fā)熱量越來(lái)越大，現(xiàn)如今解決CPU的散熱，開(kāi)發(fā)有效的冷卻技術(shù)是當(dāng)今世界正在研究的重要課題。目前應(yīng)用最廣泛的CPU散熱技術(shù)仍然是強(qiáng)制風(fēng)冷散熱。但風(fēng)冷散熱效率差、噪音高，已經(jīng)逐漸跟不上現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)的散熱需求。因此，針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種計(jì)算機(jī)新型散熱機(jī)箱。利用水的比熱容超大的特點(diǎn)，達(dá)到吸收大量的熱量來(lái)保持溫度不會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，達(dá)到散熱效果。

關(guān)鍵詞：散熱；吸熱降溫；效率高噪聲低

一、引言

（一）課題背景

我國(guó)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)的發(fā)展使CPU發(fā)熱量越來(lái)越大，解決CPU的散熱，開(kāi)發(fā)有效的冷卻技術(shù)是當(dāng)今世界正在研究的重要課題。傳統(tǒng)的CPU散熱技術(shù)仍然是強(qiáng)制風(fēng)冷散熱。但風(fēng)冷散熱效率差、噪音高，已經(jīng)逐漸跟不上現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)的散熱需求。所以，設(shè)計(jì)一種新型散熱機(jī)箱來(lái)克服風(fēng)冷散熱效率差、噪音高的缺點(diǎn)有著重要意義。

我國(guó)目前應(yīng)用最廣泛的CPU散熱技術(shù)仍然是強(qiáng)制風(fēng)冷散熱。但風(fēng)冷散熱效率差、噪音高，已經(jīng)逐漸跟不上現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)的散熱需求。而電腦散熱不足會(huì)導(dǎo)致很多的電腦故障，整個(gè)系統(tǒng)的散熱會(huì)直接影響電腦的穩(wěn)定性和性能，長(zhǎng)此以往，很可能引發(fā)更嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)危害極大。即使你的電腦看上去似乎一切正常，那也只是暫時(shí)的，仍然存在著危險(xiǎn)，同時(shí)減少硬件的使用壽命，更會(huì)浪費(fèi)你寶貴的時(shí)間和資金的投入。

（二）課題的目的和意義

近幾年計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)的發(fā)展使CPU發(fā)熱量越來(lái)越大，而目前最廣泛的CPU散熱技術(shù)仍然是強(qiáng)制風(fēng)冷散熱。但風(fēng)冷散熱效率差、噪音高，已經(jīng)逐漸跟不上現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)的散熱需求。所以提供一種計(jì)算機(jī)新型散熱機(jī)箱來(lái)克服風(fēng)冷散熱效率差、噪音高的缺陷有著重要意義。在對(duì)電腦及時(shí)散熱同時(shí)，還可以延長(zhǎng)硬件的使用壽命，也會(huì)為你節(jié)省寶貴的時(shí)間和資金的投入，還能增加電腦維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。

（三）設(shè)計(jì)思路

計(jì)算機(jī)新型散熱機(jī)箱，包括機(jī)箱外殼、水冷塊、水泵、水箱和散熱塊，我們將機(jī)箱和水泵均安裝于機(jī)箱外殼內(nèi)部的下端，而水冷塊安裝于機(jī)箱外殼內(nèi)部CPU的一側(cè)，將水冷塊和散熱塊的內(nèi)部均設(shè)置有循環(huán)水道，水箱、水泵、水冷塊和散熱塊通過(guò)若干塑料導(dǎo)管依次連接組成循環(huán)水路，在散熱塊的一側(cè)安裝有散熱風(fēng)扇，散熱風(fēng)扇安裝于機(jī)箱外殼的內(nèi)側(cè)壁上，塑料導(dǎo)管的拐角處均套裝有銅彎管，如圖1所示。

二、計(jì)算機(jī)機(jī)箱散熱理論與效果

（一）散熱理論

計(jì)算機(jī)新型散熱機(jī)箱，包括機(jī)箱外殼、水冷塊、水泵、水箱和散熱塊，將機(jī)箱和水泵均安裝于機(jī)箱外殼內(nèi)部的下端，而水冷塊安裝于機(jī)箱外殼內(nèi)部CPU的一側(cè)，水冷塊和散熱塊的內(nèi)部均設(shè)置有循環(huán)水道，將水箱、水泵、水冷塊和散熱塊通過(guò)若干塑料導(dǎo)管依次連接組成循環(huán)水路，在散熱塊的一側(cè)安裝有散熱風(fēng)扇，然后將散熱風(fēng)扇安裝于機(jī)箱外殼的內(nèi)側(cè)壁上，再將塑料導(dǎo)管的拐角處均套裝有銅彎管。塑料導(dǎo)管為水密性透明塑料管，水箱內(nèi)的冷卻液中添加有增光劑。水冷塊和散熱塊由銅質(zhì)或鋁質(zhì)材料制成。如圖2、圖3所示。

（二）工作效果

使用該裝置為計(jì)算機(jī)主機(jī)散熱，因?yàn)樗谋葻崛莩蟮奶攸c(diǎn)，所以能夠吸收大量的熱量而保持溫度不會(huì)有明顯的變化，與水冷塊相連的CPU的溫度能夠得到很好的控制，突發(fā)的操作都不會(huì)引起CPU內(nèi)部溫度瞬間大幅度的變化；冷卻用水吸收CPU的熱量后，在導(dǎo)管內(nèi)持續(xù)流動(dòng)，逐漸將熱量散去，即使外界溫度較高，水散熱較慢，開(kāi)啟散熱風(fēng)扇后，也只需較低的轉(zhuǎn)速即可大大加快水的散熱速度，這樣電腦主機(jī)就能及時(shí)散熱，不僅可以延長(zhǎng)硬件使用壽命，也能節(jié)約寶貴的時(shí)間和資金投入。

三、工作原理

在計(jì)算機(jī)的使用過(guò)程中，CPU工作發(fā)熱，并將熱量持續(xù)傳遞到與其連接的水冷塊內(nèi)，而水冷塊內(nèi)設(shè)置有循環(huán)水道，循環(huán)水道的水吸收水冷塊的熱量，從而為CPU和水冷塊散熱降溫，而整個(gè)循環(huán)水路內(nèi)的水在水泵的作用下循環(huán)流動(dòng)，從而使循環(huán)水道內(nèi)吸收了熱量的水在塑料導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的過(guò)程中逐漸降溫，直至恢復(fù)常溫；以此循環(huán)往復(fù)，即可持續(xù)為計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)的CPU進(jìn)行降溫。

四、實(shí)驗(yàn)仿真

實(shí)施案例 ：通過(guò)對(duì)不同計(jì)算機(jī)機(jī)箱散熱實(shí)驗(yàn)，這種新型計(jì)算機(jī)散熱機(jī)箱利用水的比熱容超大的特點(diǎn)，吸收大量的熱量而保持機(jī)箱溫度不會(huì)有明顯的變化，與水冷塊相連的CPU的溫度能夠得到很好的控制，突發(fā)的操作都不會(huì)引起CPU內(nèi)部溫度瞬間大幅度的變化；冷卻用水吸收CPU的熱量后，在導(dǎo)管內(nèi)持續(xù)流動(dòng)，逐漸將熱量散去，即使外界溫度較高，水散熱較慢，開(kāi)啟散熱風(fēng)扇后，也只需較低的轉(zhuǎn)速即可大大加快水的散熱速度，這樣電腦主機(jī)就能及時(shí)散熱，可以延長(zhǎng)硬件使用壽命。

五、總結(jié)與展望

本文針對(duì)在計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)高速發(fā)展的情況下，電腦CPU發(fā)熱量越來(lái)越大，為了解決CPU的散熱，幫助人們克服傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱效率差、噪音高的缺陷，提供一種計(jì)算機(jī)新型散熱機(jī)箱。這種新型散熱機(jī)箱和整體的散熱系統(tǒng)與風(fēng)冷系統(tǒng)相比顯得非常安靜，且工作效率高。通過(guò)這個(gè)裝置電腦主機(jī)不僅能及時(shí)散熱，還可以延長(zhǎng)硬件使用壽命，也能節(jié)約人們寶貴的時(shí)間和資金投入。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁方凌.機(jī)箱內(nèi)電子元件散熱的數(shù)值分析[D].青島大學(xué)，2014.

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[3]王永豪.典型散熱器熱分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)開(kāi)發(fā)[D].西安電子科技大學(xué)，2012.

*項(xiàng)目名稱(chēng)：一種可掃除盲區(qū)的汽車(chē)后視鏡，項(xiàng)目編號(hào)：201710959024，項(xiàng)目類(lèi)別：創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。

（作者單位：安徽三聯(lián)學(xué)院）