Помощь
1.1. Что такое водяное охлаждение?
Основное отличие системы водяного охлаждения (далее по тексту СВО) от традиционного воздушного заключается в использовании альтернативного теплоносителя. Как следует из названия, СВО используют воду для отбора, переноса и рассеивания тепла. Кроме замены теплоносителя, СВО также несколько конструктивно отличается от классической воздушной системы. Но, обо всем по-порядку.
1.2. Немного о теории охлаждения (предпосылки возникновения альтернативных систем охлаждения)
Долгое время микрочипы, используемые в компьютерах, рассеивали достаточно малое количество тепла. Со временем, количество транзисторов в чипах увеличивалось, увеличивалась и скорость их работы. Это привело к повышению вырабатывания тепла. Здесь уместно привести аналогию с двигателями автомобилей – при увеличении мощности двигателя, увеличивались и требования к их охлаждению. Как двигатель автомобиля рассчитан на определенную температуры работы, так и электронные компоненты при перегреве могут выйти из строя. В свое время автомобильная промышленность сделала переход к охлаждению водой, теперь, похоже, что скоро придет черед и компьютерной индустрии.
Рассмотрим общий принцип работы систем охлаждения. Изменение температуры тела происходит в местах соприкосновения его со средой, имеющей другую температуру. Молекулы, имеющую бОльшую кинетическую энергию, сталкиваясь с более медленными молекулами более холодного вещества, отдают часть своей энергии. За счет этого тело охлаждается. Причем чем большая разница в энергии этих молекул, тем больше энергии передается и эффективность охлаждения выше. Охлаждающее вещество называют хладагентом. Разные вещества имеют разную скорость нагревания/остывания. Т.е. одни вещества могут накапливать большее количество тепла на каждый градус изменения температуры. Проще говоря, есть вещества, которые нагреваются быстрее, а есть те, которые нагреваются медленнее. Эта физическая величина называется теплоемкостью.
Большая советская энциклопедия сказал:
Теплоёмкость - количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус; точнее - отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его температуры.
Измеряется она в кДж/(кг*К). Собрав полученную информацию воедино, мы приходим к виду, что эффективность системы охлаждения имеет прямую зависимость от таких основных характеристик, как
[list]I. Площадь соприкасающейся поверхности;
II. Плотность хладагента;
III. Теплопроводность радиатора;
IV. Теплоемкость хладагента;
V. Разница температур горячего тела и хладагента.[list]
Обратимся к истории. Первые процессоры рассеивали небольшое количество тепла. Они имели достаточную поверхность для переноса тепла в окружающую среду. Потом чипы стали горячее и для увеличения характеристики I стали применять металлические радиаторы. Они здорово поднимали этот показатель и могли справляться с повышенным нагревом. Шли годы, и прогресс не останавливался, тепловыделение росло. Следующим этапом было увеличение параметра II. Этот параметр определялся конвекцией воздушных потоков. Для увеличения скорости движения воздуха стали применять вентиляторы, которые принудительно нагнетали воздух на пластины радиатора, повышая тем самым давление хладагента. И снова тепло было остановлено. Надолго. Конструкция кулеров, а именно так называют радиатор с вентилятором, многократно совершенствовалась. Сначала в качестве материала радиатора использовался алюминий. Потом постепенно в конструкции радиаторов алюминий стал вытесняться медью. В конце-концов стали выпускать чисто медные радиаторы. Почему в качестве материала используется алюминий и медь? Причина кроется в еще одной физической характеристике - теплопроводности.
Большая советская энциклопедия сказал:
Теплопроводность - один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. При теплопроводности перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией.
Она измеряется в Вт/(м*К) и характеризует скорость передачи тепла внутри вещества. Т.е. чем выше теплопроводность, тем быстрее тепло пересечет радиатор и рассеется на противоположной его стороне. Например, у железа этот показатель составляет 67 Вт/(м*К). Много это или мало? Давайте сравним с другими материалами. Свинец – 35 Вт/(м*К). Не густо. Цинк – 113 Вт/(м*К), уже лучше. Теперь алюминий – 205 Вт/(м*К), а вот это уже очень и очень. Кроме того, алюминий очень легкий и относительно недорогой металл, он не очень сильно утяжелит и удорожит конструкцию. Долгое время алюминий справлялся с такой ролью, но потом он стал все же слишком медленным в деле передачи тепла и начались поиски более совершенного металла. Золото – 287 Вт/(м*К), хорошо, но очень дорого, не подходит. Серебро – 410 Вт/(м*К). А вот это уже здорово, но тоже несколько дороговато. И тут на арену выходит медь, которая с результатом 390 Вт/(м*К) и намного меньшей стоимостью, чем серебро, занимает почетное первое место!
Но пришла пора еще более горячих камней и опять нужно придумывать что-то более эффективное. Современные процессоры выделяют более сотни ватт тепла. И тут пришла пора четвертого параметра. Теплоемкость классического хладагента – воздуха составляет порядка 1 кДж/(кг * К). Что чрезвычайно мало, учитывая тот факт, что плотность воздуха очень низка. Фактически нужно перегонять колоссальное количество воздуха сквозь ребра радиатора для того, что бы обеспечить сколь-нибудь приемлемое охлаждение. Но увеличение числа оборотов вентилятора приводит к существенному повышению уровня шума, издаваемого компьютером. Что делает работу не только некомфортной, но и попросту невозможной. Поэтому несколько лет назад были изобретены и начали применяться системы с альтернативными хладагентами.
Вода – главное вещество на нашей планете и оно, похоже, здорово выручит нас в нашем нелегком деле. Главное ее достоинство – большая теплоемкость в 4,2 кДж/(кг * К) при очень высокой плотности. Да, воздух – просто теплоизолятор по сравнению с ней. И как это раньше ним что-то охлаждали
Продолжение следует…
красиво
)-Самый эффективный тип охлаждения воды,воздухом.Многие могли заметить,Что у некоторых ядерных электростанций,трубы уж больно велики в диаметре и довольно низкие,внутри у такой трубы распылитель в виде зонтика,как в душе,трубы такой конструкции служат для охлаждения не достаточно остывшей воды,после турбины электростанции,т.к эти трубы имеют большую площадь для испарения,вода свободно испаряясь,уносит с собой часть тепловой энергии,тем самым охлаждая поступающую воду.К сожалению в водянке мы не кипяточек юзаем,а водицу комнатной температуры,посему,для лучшего испарения нужно,воду распыленную,в трубе с помощью какого либо разбрызгивателя(тот же душевой зонтик,или форсунка)обдуть с помощью вентилятора,тем самым,мы поможем воде,испаряться в болшЕм объёме,и соответственно понизим температуру воды...
