高低温低气压试验箱测试时，“低气压” 环境下样品的散热性能会变化吗？

发布时间：2025/9/1

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在高低温低气压试验箱模拟的低气压环境中，样品的散热性能会发生显著变化，这一变化与低气压下空气物理特性改变、散热机制调整紧密相关，对电子、汽车、航空航天等行业产品的可靠性测试影响深远。理解这些变化，有助于企业优化产品散热设计，提升产品在复杂环境下的性能。

从散热基本原理来看，产品散热主要依靠热传导、热对流与热辐射三种方式。在标准大气压环境下，空气作为常见的散热介质，热对流发挥着关键作用：产品工作产生的热量传递给周围空气，受热空气因密度降低上升，周围冷空气补充，形成持续的对流散热。但在高低温低气压试验箱营造的低气压环境中，空气密度大幅下降，这直接改变了热对流效率。例如，当试验箱气压从常压 101kPa 降至 10kPa 时，空气密度减少约 90%，分子间碰撞频率骤降，热对流所需的空气流动动力减弱，导致热对流散热能力显著降低。某电子设备在常压下工作时，通过空气对流可有效将处理器产生的热量散发，芯片温度稳定在 60℃；但在低气压试验箱模拟的 20kPa 环境中测试时，因热对流受阻，芯片温度迅速攀升至 85℃，散热性能大打折扣。

低气压环境还会影响热传导效率。以空气为介质的热传导，依赖分子间的紧密接触传递热量。低气压下，空气分子间距增大，分子平均自由程延长，热量传递过程中分子碰撞次数减少，热传导效率随之降低。例如，当高低温低气压试验箱内气压降至 5kPa 时，相较于常压，以空气为介质的热传导效率下降约 70%，这使得依靠空气传导散热的产品部件（如散热器与芯片间的空气层）散热能力严重削弱。

不过，低气压环境下热辐射的占比会有所提升。热辐射是物体通过电磁波传递热量的方式，不受空气介质影响。随着气压降低，热对流与热传导效率下降，热辐射在总散热中所占比重逐渐增大。在海拔（对应极低气压）模拟环境中，部分产品甚至主要依靠热辐射散热。但需注意，热辐射强度主要取决于物体温度与表面发射率，对于多数常规产品，仅靠热辐射难以弥补热对流与热传导下降带来的散热损失。例如，某车载发动机散热系统在高低温低气压试验箱模拟的高海拔低气压环境下，虽然热辐射散热有所增加，但因热对流与热传导大幅减弱，发动机整体散热性能仍下降 30%，导致发动机过热风险增加。

此外，低气压还可能引发其他影响散热的间接因素。如对于含液体冷却介质（如冷却液）的散热系统，低气压会降低液体沸点，使其更易沸腾气化，影响冷却循环稳定性；同时，低气压下气体绝缘性能变化，可能导致电气设备内部局部放电，额外产生热量，进一步加重散热负担。例如，某新能源汽车电池热管理系统在低气压环境下测试时，冷却液沸点从常压下的 105℃降至 80℃，频繁出现沸腾现象，冷却循环中断，电池散热失控，温度短时间内上升 15℃，严重影响电池性能与寿命。

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