水冷散热器说明书
笔记本电脑水冷散热器
说明书
制作人：赵刘
联系电话：150********
时间：2010—11—3
实物外观：
图中展示的为铝合金板与自带水箱。
目录：
基本设计思想和目的 1
作品原理 6
具体实现方法10 材料选用12 实物工作照片13 改进方案17 市场前景18
基本设计思想和目的
随着信息技术的发展我们的生活变得越来越方便，当然这缺乏不了电子产品的功劳。在最近几十年里计算机技术有了质的飞跃，
经历了几代的发展后计算机趋于小型化和大量使用集成电路，但人
们的创造力是无穷的，经历了台式机的成功人们又希望计算机变得
更轻巧。
科学家经过努力让这一切变成了现实，但问题也尾随而至：如此多的电子元件集中在如此小的空间内，由于电阻在通电时所产生的
热量很难散出。内置风扇往往也不能满足需要，尤其是在高温环境
中工作，这时散热效果不好的笔记本电脑有可能死机，死机次数的
增多会大大缩短计算机的使用寿命，处在高温工作环境中的电子元
件的性能也会大打折扣，而笔记本电脑内部空间是非常的宝贵，安
装大功率的风扇的想法便显得不合理。于是人们设计了外接散热装
置，常见的是风冷，水冷和半导体散热器。而风冷散热器由于外接
而且空气比热容较小其效果受到一定的限制；半导体散热器效果显
著但成本较高市场效果不是很好；而水冷则由于水的比热高吸热多，
而且制作成本比半导体散热器价格低廉而受到欢迎。
但传统的水冷散热器需要外部的介质，使得散热器的体积较为庞大，操作也较为复杂，但水冷的效果是不用怀疑的。根据分析水冷
的潜力结合其他类散热器的优点，和其他散热器的缺点，我设计了
这个循环水传热，液态水蒸发散热的水冷系统，利用了水蒸发吸收大量能量的原理，集成了水冷的高效散热和风冷的紧凑结构，使得水冷散热器实用性大大的增加。
作品原理
1.结构原理
本散热器使用铝合金作为吸热面，循环水在水泵的驱动下再铝合金内部循环，在这个过程中笔记本电脑所产生的热量将通过铝合
金板传到循环水，循环水经过热交换器，通过水的蒸发降低循环水
的温度，加大了笔记本电脑底板与铝合金板的温度差，循环水再回
到铝合金内部时会加速笔记本电脑的底板与铝合金的传热。
（如图所示为热交换器，白色管子为供给蒸发的水管子。）
在散热过程中由自带水箱提供用于蒸发的液态水，水箱通过毛细管与热交换器相连，在热交换器中通过风扇来加速水的蒸发，使
得散热效果更加明显。
（铝合金导热板特写）
铝合金的高强度使得可以用较薄的铝板来做导热板从而进一步提高导热效率。
2.电路简图
如图所示为水冷散热器的电路简图，由于所使用的水泵为12V所以使用12V直流电源供电，二极管用于整流，发光二极管用来指示水泵和风扇的工作状
态。
3. 冷却水循环路径
封闭在铝合金内的循环水再水泵的驱动下沿着特定的路径流动，再这个过程中笔记本包电脑底板的的热量由于温差的存在将会发生热传导。
由于循环水受热后会膨胀，这将会对密封造成较大的压力，所以铝合金内部留有一部分空气。
4.热交换器内部循环水路径
由于热交换器由三块铝合金拼接而成，循环管道为医用输液器，其直径为4mm,这时热交换器与循环水的接触面积约为循环管道的面积的650
倍，这将大大加大散热效果。
具体实现方法
1.密封
铝合金板拼接完后将内部打通形成水流通道，将两端谁用百得胶封住，由于百得胶收旱后会收缩，所以需要多次浇注胶水。使用这
种胶水的好处是它干后仍保有较好的柔韧性，因此会与铝合金有较
好的接触，以此来保证密封。
2.冷却水的循环
冷却水使用医用输液器作为管道，通过水泵提供动能在整个系统中循环。在通过热交换器时水的蒸发会降低热交换器内循环水的温度。
3.电路设计
由于使用的水泵为12V大功率电动机，当它工作时会产生一个电流，这个电流会影响直流电源的输出，这样就无法带动风扇。所
以需加一组二极管进行整流，但加装二极管通电后二极管会发热，
这就需要对电路进行散热以保
时间长后散热器内部温度也会升高，
证散热器长时间工作。
电流可能发生变化会影响到电动机的工作，所以两个电动机的状态都必须能监控，以便随时把握它们的工作状态。这就需要指示灯来指示两个电动机的工作状态。
4.热交换器的制作
热交换器是利用水的蒸发来吸收循环水的热量的，它本身又与水箱相连，为了提高热交换器与空气接触面积，在表面铺上一层竹炭纤维，并将水引入其中。这样当然是不能满足散热的需要，所以在热交换器上加装风扇以加速散热。同时内部铝合金核心也是用胶密封，以防漏水。
材料选用
实物工作照片
图一：装饰后整体照片
图二：水箱打开状态
图三：内部结构
图四：后盖特写
图五：装饰灯
图六：出风口特写
图七：水泵和热交换器（位于白色保护壳内）
图八：电路板及二极管散热
改进方案
实物完成后在宿舍电脑上近两周的实验中发现了一些缺陷，现列举如下：
1.体积较大，尤其是厚度，和薄薄的笔记本电脑比记来很不和谐。
解决办法：选用小体积的水泵，优化内部结构，争取做到35mm的厚度（现阶段为50mm厚）。选用小功率的水泵后系统运行噪声也将大幅度降低。
2.无法使用USB接口
由于未采购到小体的水泵不得不使用12V的直流水泵，使得需要外接电源来供电。
解决办法：选用5V水泵，使得可以使用USB接口为散热器供电。
3.热交换器的水蒸气可能会影响内部元件的性能
解决方案：将热交换器与内部环境隔绝，避免水蒸气进入内部。
市场前景：
通过调查发现现在市场上畅销的是风冷散热器，便宜一点的在40元左右，贵的则上百元。而此水冷散热器制作成本在140元左右（不含实验阶段所报废的材料），若进行生产线生产则成本应低于这个数字，在散热效果优于风冷的前提下，价格并不比高质量的风冷散热器贵多少，因此具有和风冷竞争的优势。
现在笔记本电脑使用者越来越多，改进后的散热器将能满足使用者快速冷却电脑的需求，而且它所使用的蒸发水容易取得（自来水就满足使用条件），每装一次水使用时间超过一周，所以也不需要频繁的装水。但它的维护难度是高于其它的散热器的，在没有获得进一步的升级前市场前景不是很乐观。况且它始终都是外接的辅助散热器，若要发挥更好的效果则需要把吸热装置放在电脑内部，做成一体的系统，这样水冷的散热效果才能得到更大的提升。