Медный или алюминиевый радиатор?

Какой радиатор лучше купить, медь или алюминий? Что делает медь, а алюминий - нет? Я знаю, что это дороже и тяжелее, так в чем же преимущество меди?

РЕДАКТИРОВАТЬ: более подробно о приложении. Мне нужен радиатор для модуля TEG Пельтье, крутая сторона. Источником энергии является просто тепло вашей руки, идущее с горячей стороны. Чтобы предотвратить нейтрализацию обеих сторон Пельтье, я использую радиаторы для охлаждения другой стороны. Поэтому мне нужен самый мощный из доступных радиаторов, чтобы Пельтье дольше создавал напряжение.

У вас много хорошей информации от пользователей выше! Пожалуйста, сочтите мой ответ значительным и важным дополнением к совету, который у вас уже есть:

Материал термоинтерфейса (TIM) может иметь значение так же легко и даже больше, чем материал, который вы выбираете для своего радиатора! Я говорю это из опыта и личного тестирования десятков типов и разновидностей материалов интерфейса. Ваш бюджет, методы крепления и другие параметры дизайна, вероятно, сузят ваш выбор конкретного типа TIM. Например: паста требует, чтобы радиатор был механически закреплен, а клей - нет. Некоторые материалы грязны и сложны в использовании, но работают хорошо, а некоторые вещи практически бесполезны по своим характеристикам и могут быть или не быть простыми в использовании.

Я бы с уверенностью сказал, что используемый вами TIM может иметь гораздо большее значение, чем если бы вы использовали медь или алюминий. Не в каждом случае, но различия в производительности могут быть удивительными.

Поиск популярных и проверенных материалов для процессоров / теплоотводов может дать вам несколько хороших вариантов на выбор.

Удачи!

Медь имеет лучшую теплопроводность.

Алюминий - $\mathrm{ 200 \frac {W} {m\cdot K} }$
Медь -$\mathrm{ 400 \frac {W} {m\cdot K} }$
(отсюда, такжездесь)

Но теплопроводность внутри твердого материала - это только часть истории. Остальная часть истории зависит от того, куда нужно вложить тепло.

Жидкий хладагент

Медный радиатор (можно также назвать его блоком теплопередачи) будет работать лучше, чем алюминий.

Воздух с принудительной конвекцией

Другими словами, вентилятор дует на радиатор. Медный радиатор будет работать лучше, чем алюминий.

Воздух с естественной конвекцией

Я сохранил лучшее для последнего. Похоже, это тоже дело ОП.

С естественном конвекционном воздухе медный радиатор работает лишь незначительно на ¹ (в ° C / W) лучше, чем алюминий. Это потому, что узкое место не в передаче с металлом. Когда у вас есть воздух с естественной конвекцией, узкое место заключается в переносе между металлом и воздухом, и то же самое для Al и Cu.

¹ _{я мог бы добавить , что незначительное увеличение часто не стоит стоимости меди.}

Эта кривая демонстрирует нелинейную зависимость между теплопередачей и теплопроводностью материала. Кривая является общей. Это относится к любому применению, имеющему как проводящую, так и конвекционную составляющую общего теплообмена. [Излучение обычно невелико и в этом расчете игнорируется.] Форма кривой одинакова независимо от области применения. Количественные значения на осях не показаны, поскольку они зависят от мощности, размера детали и условий конвективного охлаждения. Они становятся фиксированными для любого приложения и набора условий. Из формы кривой видно, что теплопередача зависит от теплопроводности материала, но есть также точка, колено на кривой, где увеличение теплопроводности приводит к незначительному улучшению теплопередачи .
(источник , акцент мой NA)

$\mathrm{20 \frac {W} {m\cdot K} }$

Е2 это пластик ( источник )

Это сложный вопрос со многими факторами. Давайте посмотрим на некоторые физические свойства:

• теплопроводность ($\mathrm{W \over m\cdot K}$)
  • медь: 400
  • алюминий: 235
• объемная теплоемкость ($\mathrm{J \over cm^3 \cdot K }$)
  • медь: 3,45
  • алюминий: 2,42
• плотность ($\mathrm{g \over cm^3}$)
  • медь: 8,96
  • алюминий: 2,7
• анодный индекс ($\mathrm V$)
  • медь: -0,35
  • алюминий: -0,95

Что означают эти свойства? Для всех последующих сравнений рассмотрим два материала одинаковой геометрии.

Более высокая теплопроводность меди означает, что температура на радиаторе будет более равномерной. Это может быть выгодно, так как концы радиатора будут теплее (и, следовательно, более эффективно излучающими), а горячая точка, прикрепленная к тепловой нагрузке, будет холоднее.

Более высокая объемная теплоемкость меди означает, что для повышения температуры радиатора потребуется больше энергии. Это означает, что медь способна «сгладить» тепловую нагрузку более эффективно. Это может означать, что короткие периоды тепловой нагрузки приводят к снижению пиковой температуры.

Очевидно, что более высокая плотность меди делает ее тяжелее.

Различный анодный индекс материалов может сделать один материал более благоприятным, если гальваническая коррозия вызывает беспокойство. Что будет более благоприятным, будет зависеть от того, какие другие металлы контактируют с радиатором.

Основываясь на этих физических свойствах, медь, казалось бы, обладает превосходными тепловыми характеристиками в каждом случае. Но как это перевести на реальную производительность? Мы должны учитывать не только материал радиатора, но и то, как этот материал взаимодействует с окружающей средой. Интерфейс между радиатором и его окружением (обычно воздушным) очень важен. Кроме того, особая геометрия радиатора также важна. Мы должны рассмотреть все эти вещи.

Исследование Майкла Хаскелла « Сравнение влияния различных теплоотводящих материалов на эффективность охлаждения» теплоотводящих проведены некоторые эмпирические и вычислительные тесты на радиаторах из алюминия, меди и графита из пены одинаковой геометрии. Я могу существенно упростить результаты: (и я буду игнорировать графитовый пенный радиатор)

Для конкретной тестируемой геометрии алюминий и медь имели очень схожие характеристики, при этом медь была немного лучше. Чтобы дать вам представление, при потоке воздуха 1,5 м / с тепловое сопротивление меди от нагревателя к воздуху составляло 1,637 К / Вт, а у алюминия - 1,677. Эти цифры настолько близки, что было бы трудно обосновать дополнительные расходы и вес меди.

По мере того как теплоотвод становится большим по сравнению с охлаждаемой деталью, медь приобретает преимущество над алюминием благодаря более высокой теплопроводности. Это связано с тем, что медь способна поддерживать более равномерное распределение тепла, более эффективно отводя тепло к конечностям и более эффективно используя всю излучающую площадь. В том же исследовании было проведено вычислительное исследование для кулера с большим процессором и рассчитано тепловое сопротивление 0,57 К / Вт для меди и 0,69 К / Вт для алюминия.

Теплопроводность меди почти на 60% выше, чем у алюминия. Это означает, что медный радиатор будет гораздо эффективнее отводить тепло, чем алюминиевый.

То, что вы выбираете, является вопросом компромисса: алюминиевые радиаторы дешевле и легче, и поэтому являются первым выбором для общего дизайна. Однако, где вы должны отводить большое количество тепла в небольшом пространстве, медь может быть предпочтительнее.

Однако невозможно провести абсолютное сравнение между двумя материалами, не зная конкретного применения и других ограничений конкретной конструкции, к которой должен быть адаптирован радиатор.

Необходимо учитывать и другие факторы (в том числе условия, в которых радиатор должен «жить»).

Медь умеет проводить тепло лучше, чем алюминий, но следует учитывать тепловую связь между источником тепла и радиатором, а также между радиатором и «внешним миром».

Например, соединен ли радиатор со свободным воздухом через маленькие ребра? Или это связано с каким-то жидким теплоносителем, протекающим в трубе? Является ли конвекция вовлеченной в процесс отвода тепла или тепловое излучение является основным механизмом (представьте космические зонды как крайний случай). Может ли окружающая среда вызывать коррозию (подводные устройства; устройства внутри какого-либо химического реактора)? Некоторые сплавы более устойчивы к определенному типу коррозии, чем другие.

Медь имеет около 50% и удваивает удельную теплопроводность алюминия в зависимости от сплава, поэтому для заданной производительности медный радиатор может быть в два раза меньше алюминиевого.

Тем не менее, медь намного дороже, чем алюминий, и ее несколько сложнее изготовить, поэтому ее производство обходится дороже. В некоторых случаях за небольшой размер стоит платить.