热对流：传热的支柱
在大多数热管理解决方案中，我们使用热对流作为从敏感组件和设备中带走热量的手段。在极少数情况下，我们不使用对流，这是因为我们几乎没有流体可供使用。特定应用（如航空航天工业中的应用）不含流体，不能利用热对流。否则，这是从产品中散热的最流行方法。
但在业内，您可能听说过“强制对流”和“自然对流”这两个术语。虽然两者之间似乎没什么大不了的，但它对热管理解决方案的设计方式有很大影响。因此，让我们来看看自然对流与强制对流，并了解它们的区别。
对流：两个过程的故事
我们在热管理中所说的对流过程实际上是两个过程的组合。第一个过程在技术上是传导，其中来自散热器表面的热量转移到接触该表面的任何流体中。第二个过程被认为是平流，即设备从热源加热的流体的大量流动。我们所做的不是单独引用两者，而是将它们归为一个术语：对流。
当我们试图提高解决方案的热性能时，了解对流的两个部分非常重要。当我们理解了对流的各个部分时，我们更能够分解和改进这些部分，以改善我们的整体传热。
自然对流与强制对流
我们将对流类型分为自然流和强制流。我们之所以指定此名称，是因为每个应用程序对整个应用程序和产品都有自己的影响。这些不同类型的流程具有不同的设计约束和关注点，需要单独解决。
It's Natural （Flow） （自然 （Flow））
自然对流是指自然浮力驱动平流。您可能听说过“羽流”或“烟囱效应”这两个术语来描述自然对流。从本质上讲，当热源和散热器内部或附近的流体温度高于环境温度时，它的压力会更小。在地球上，我们有重力，所以更少的压力意味着更多的浮力。这种压差使较热的空气向上移动，远离重力源。然后，周围较冷的流体充满热空气离开的地方，从而产生向内然后向上的流动。
顺其自然：自然热对流设计注意事项
自然热对流解决方案的超级可靠性
在可靠性至关重要的应用中，自然对流是热管理解决方案中的首选流动类型。通过依靠自然力对流体施加运动，不需要风扇或泵等关键部件。这些组件虽然经过大量设计和测试，但随着时间的推移，仍会磨损。只要您有摩擦部件，例如风扇或泵中的电机，您就会担心流体动子的可靠性。
自然热对流的流体选项
与液冷系统相比，自然对流在风冷应用中往往更容易。需要控制液体，除非系统被浸没，并且大多数电子设备不适合液体，否则需要规划和控制液体的整个路线。这意味着更多的工程时间，尤其是在产品开发的设计和验证部分。另一方面，我们被空气包围，任何离开系统的空气都会很快被其他环境空气所取代。
自然热对流翅片间距
当您谈论自然对流散热器与强制对流散热器时，您会看到散热器的整体结构存在差异。无论使用哪种流体，我们都希望优化散热器，以最大限度地发挥烟囱效应。这意味着散热器翅片之间有足够的空间供它们“呼吸”。您需要在间隙两侧的边界层内的翅片旁边有足够的空间进行加热，并在中间留出一些额外的空间供空气向上流动。您将在左侧下方的热等值线上看到较松散的翅片间距，与右侧的散热器相比，较冷的空气可以沿着翅片间隙向上移动。这就是为什么您会注意到一些散热器的翅片间隙比其他散热器大得多。鳍片间隙约为 1/4 英寸或更大的天线通常设计用于自然对流。
强制强制热对流主体
当除自然浮力之外的机制产生这种平流时，我们称之为强制对流。在这些情况下，我们通常使用风扇或泵之类的东西来驱动流体的流动。强制对流也可能由诸如某人在他们的皮肤上吹气以冷却烧伤或挥舞棕榈叶的仆人等事物产生。关键是，除了物理驱动流动之外，还有某种机制，它被认为是强制对流。
强制对流的设计意义
强行排出热量！
与自然对流相比，强制对流的最大积极属性是传热量增加。通过能够在相同的时间内使更多的流体通过系统，流体吸收的更多热量可以被迫从热源中排出。这可以防止热量挥之不去和积累，而在热管理中，这是我们最不想要的。
强制对流对可靠性意味着什么
不幸的是，让某些 force 流经您的系统的缺点是它可能会泄露。我们的泵和风扇中的摩擦部件磨损，轻微烧伤的受害者会因吹风而头晕目眩，或者仆人去吃饭或睡觉。这些事情不能无限期地运行。这就是设计工程师需要考虑其组件可靠性的地方，并确保最终产品具有足够的维修能力以更换损坏的部件，或者部件的使用寿命能够超过最终产品的预期使用寿命。对于支持生命或安全的关键设备尤其如此。
移动部件和噪声
由于强制对流需要移动部件来加快流体流动速度，因此它还会产生声音。与自然对流相比，风扇或泵电机产生的噪音更大。对于某些应用程序，这可能是一个真正的缺点。我的意思是，当粉丝跳入高速档并开始大声哼唱时，它真的会让你摆脱对电子游戏或电影的身临其境的体验。您仍然需要风扇，因为您想在未来几年玩游戏和看电影。但是那个风扇可能会在您的音频/视频体验的那些紧张时刻启动。
强制对流的设计意义
当涉及到您的设计和最终产品需求时，您和您的最终客户都是专家。您应该能够根据您的可靠性和最终用户要求确定首选的流类型。但请记住，您并不孤单。Genie 可以帮助您完成为您的应用程序查看自然对流与强制对流的过程。如果您发现需要更多帮助，Boyd Design Engineers 已为艰难、高功率的自然对流情况开发了解决方案，或使强制对流解决方案满足严格的可靠性要求。无论您的申请是哪种方式，无论是自然的还是被迫的，Boyd 都可以帮助您满足您的需求。
设计愉快！
