
【化】 cooling rate; rate of heat dissipation
散热速率(Heat Dissipation Rate)是工程热力学和电子设备设计领域的关键参数,指单位时间内物体或系统通过传导、对流或辐射等方式散失热量的能力。其英文定义为 "the rate at which thermal energy is transferred from a system to its surroundings per unit time",常用于描述电子元件、机械装置或建筑材料的散热性能。
根据《英汉机械工程词典》,该参数的数学表达式为: $$ Q = frac{Delta T cdot A cdot k}{d} $$ 其中,( Q )为散热速率(单位:W),( Delta T )为温差(单位:K),( A )为散热面积(单位:m²),( k )为材料导热系数(单位:W/(m·K)),( d )为材料厚度(单位:m)。该公式表明散热速率与材料的导热特性呈正相关。
在工程实践中,散热速率直接影响设备可靠性。根据《电子设备热设计手册》,CPU芯片的散热速率需达到50-150W才能维持正常工作温度,而新能源汽车电池组的散热速率要求更高,通常超过2000W。美国机械工程师协会(ASME)的研究显示,提升10%的散热速率可使电子元件寿命延长20%-35%。
影响因素包括:
主要参考文献:
散热速率是指物体向周围环境释放热量的快慢程度,具体表现为单位时间内散失的热量值。以下是综合多个来源的详细解释:
散热速率主要描述热量在空气中散失的速度,其本质是热量通过辐射、对流、传导等方式传递到环境中的综合过程。例如电脑CPU通过散热器将热量快速传递到空气中,这个过程的速度即散热速率。
散热方式差异
不同散热技术(如风冷、液冷、热管散热)的散热速率差异显著,液冷通常比风冷更快。
材料与环境条件
散热器材质(铜>铝>钢)、环境温度(低温环境>高温环境)、接触面积(表面积越大散热越快)均直接影响散热速率。
热力学公式关系
根据牛顿冷却定律,散热速率可表示为:
$$
frac{dQ}{dt} = hA(T-T{env})
$$
其中$h$为传热系数,$A$为表面积,$T$为物体温度,$T{env}$为环境温度。
在工程散热设计中,常通过增大散热面积(如散热鳍片)、提高传热系数(如使用导热硅脂)、降低环境温度等方式优化散热速率。
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