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散热结构的合理性是关系到工控机能否稳定工作的重要因素。温度过高会导致工控机系统不稳定，加快零件的老化。而随着CPU主频的不断提高、高速硬盘的普遍使用、高性能显卡的频繁换代，工控机内部的散热问题也越来越受到重视。
目前大多数工控机箱采用的是双程式互动散热：外部低温空气由机箱前部高速滚珠风扇和机箱两侧散热孔吸入进入机箱，经过硬盘架、南北桥芯片、各种板卡、北桥芯片，最后到达CPU附近，在经过CPU散热器后，热空气一部分从机箱后部的两个高速滚珠排气风扇抽出机箱，另外一部分通过电源风扇排出机箱。工控机箱采用滚珠风扇，优点是风量大、转速高、发热少、使用周期长、噪音低，实现高效散热。
有的厂商为了避免机箱内杂乱的走线影响空气的流动，在合适的位置设置理线夹，将数据线和电源线固定在不影响风道的位置上。也有的厂商在工控机箱侧面、顶部增加风扇，对双程式互动散热通道进行“改良”，使得机箱内部空气流动发生变化：机箱外部的空气进入机箱后，由于机箱顶部风扇强制对流，部分低温空气没有按照原先的路线到达CPU附近，直接被抽出机箱，这样反而降低了低温空气的散热作用。
而为了对高速硬盘散热，有的厂商在驱动器架的前部安装附加进气风扇，不但能够增加机箱内空气流量，而且可以直接对硬盘进行散热。还有就是将传统的硬盘安装位置下移，使硬盘和机箱底部接触。既利用了机箱底板增强硬盘散热，又可以使新鲜的低温空气进入机箱后首先给硬盘散热，大幅度降低了硬盘热量，延长硬盘使用周期。
随着工控应用越来越广泛，结构、体积等因素直接影响工控机的发展方向，由此衍生出嵌入式工控机。嵌入式工控机具有低功耗、体积小、无风扇、稳定性强等特点，其被动式散热方式大大提高了产品可靠性，彻底解决了传统工控机散热不足及使用周期等问题。
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