Làm mát chất lỏng PC trên kim loại lỏng? [đóng cửa]

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn đặt một lượng lớn kim loại lỏng vào một vòng làm mát tùy chỉnh thay vì nước / chất làm mát? Những thách thức bạn sẽ phải đối mặt? Thậm chí sẽ có bất kỳ lợi ích để làm điều này?

THƯỞNG: Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn sử dụng ống đồng thay vì ống nhựa / thủy tinh tiêu chuẩn và bơm kim loại lỏng qua ống đồng? Và cũng sử dụng một khối CPU đồng?

Mọi thứ trong câu trả lời của Keltari đều đúng, tôi chỉ muốn mở rộng nó với một số thông tin quan trọng khác:

Khi bạn muốn "truyền" nhiệt, bạn cần xử lý 2 giá trị chính: Độ dẫn nhiệt và công suất nhiệt. Đầu tiên là cách dễ dàng nhận / cung cấp nhiệt từ / đến vật liệu khác, như lấy nhiệt từ bề mặt nóng và truyền nhiệt cho bề mặt lạnh. Thứ hai là nó có thể lưu trữ bao nhiêu năng lượng.

Độ dẫn nhiệt của kim loại lỏng rất thấp so với chất rắn. Tinh khiết, rắn chắc, nhôm có độ dẫn nhiệt khoảng 200 W / (m K), đồng nguyên chất khoảng 390 W / (m K). Mặt khác, thủy ngân có giá trị khoảng 8,5 W / (m K) và giá trị của nước là khoảng 0,6 W / (m K). Vì vậy, kim loại lỏng tốt hơn nước để truyền nhiệt, nhưng kém hơn nhiều so với kim loại rắn.

Nhiệt dung là một phần khác. Sự thay đổi nhiệt độ 1 K (tức là thay đổi 1 ° C hoặc 2 ° F) đối với nước lỏng đòi hỏi 4.187 kJ / kg, trong khi đó, sự thay đổi tương tự đối với thủy ngân là 0,125 kJ / kg, điều này có nghĩa là nhiệt lượng tương tự từ bề mặt CPU phải chịu 32 lần thay đổi nhiệt độ lớn hơn trong thủy ngân!

Nếu chúng ta nghĩ đơn giản, độ dẫn điện tốt hơn 14 lần và công suất nhiệt kém hơn 32 lần thì khoảng 50% tệ hơn liên quan đến làm mát nước, và vẫn không tính đến các yếu tố nguy hiểm khác, như độc tính hoặc các yếu tố ngắn mạch. (Cách tính này không phù hợp, vì có nhiều tham số khác mà các giá trị này phụ thuộc vào, chẳng hạn như nhiệt độ hiện tại, áp suất và có sự phân tán bên khi truyền, v.v.)

Mặc dù trên bề mặt, điều này có vẻ là một ý tưởng tốt, nhưng trên thực tế, đây là một ý tưởng rất xấu.

Có hai kim loại (không bao gồm hợp kim) là chất lỏng ở nhiệt độ phòng: Thủy ngân và gali.

Trước hết, thủy ngân cực kỳ độc hại và chỉ nên được xử lý bởi các chuyên gia.

Gallium sẽ ăn mòn nhôm và thép , đó là những gì chất làm mát chạy qua / để làm giảm nhiệt. Cuối cùng nó sẽ phá hủy các khớp và tản nhiệt, điều này sẽ dẫn đến vấn đề tiếp theo.

Cả thủy ngân và gali đều là chất dẫn điện. Nếu một trong hai chất lỏng bị rò rỉ vào thiết bị điện tử, nó có thể gây ra quần short và thậm chí làm hỏng thiết bị điện tử. Và một lần nữa, thủy ngân cực kỳ độc hại. Điều này một mình là một lý do không sử dụng chúng.

Thủy ngân và gali có tốc độ giãn nở thể tích cao do nhiệt. Dưới nhiệt độ cao, chúng có thể giãn nở rất lớn và áp lực sẽ phá hủy các đường làm mát.

Gallium tự nó không phải là một chất lỏng ở nhiệt độ phòng . Nó có điểm nóng chảy 85,58 ° F (29,76 ° C), có nghĩa là PC đã bị tắt và nó được làm mát hoàn toàn, gallium sẽ đông cứng lại. Điều này tất nhiên có thể gây ra vấn đề, vì chất lỏng sẽ không thể chảy.

Chỉnh sửa trong một số suy nghĩ thêm:

Thủy ngân rất, rất nặng. Một lít thủy ngân nặng một sợi tóc dưới 30 pounds (13,5 kg). Một lít gallium nặng 13,02 pound (6 kg). Nó sẽ cần một máy bơm lớn để di chuyển chất lỏng xung quanh. Chỉ riêng trọng lượng có thể khiến PCB bị uốn cong hoặc vỡ.

Bộ làm mát CPU kim loại lỏng đã tồn tại:

http://www.guru3d.com/articles-pages/danamic-lmx-superleggera-review,1.html

Cái này sử dụng NaK: một hợp kim eutectic của natri và kali, có khả năng phản ứng đáng sợ với không khí, nước và bất cứ thứ gì:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-potali_alloy

Hợp kim tương tự được sử dụng để làm mát trong ngành công nghiệp điện hạt nhân.

Thậm chí sẽ có bất kỳ lợi ích để làm điều này?

Không. Vòng lặp WC không phải là vòng sưởi ấm trung tâm của bạn hoạt động trên gradient nhiệt độ. Trong một vòng lặp WC điển hình, có kích thước phù hợp, chất làm mát được lưu thông đủ nhanh để tất cả các yếu tố (khối và bộ tản nhiệt) có nhiệt độ gần như nhau. Điều này có nghĩa là chất làm mát tốt hơn sẽ không thay đổi nhiều và toàn bộ vòng lặp bị giới hạn bởi hiệu suất của bộ tản nhiệt. Ngay cả khi như vậy, như Nat đã nói, truyền nhiệt bằng chất làm mát là [công suất nhiệt] * [tốc độ dòng chảy]. Vì vậy, thật khó để nói quá mức việc thay thế máy bơm bằng một thứ gì đó từ dòng Laing E dễ dàng hơn (và thay đổi ống thành lớn hơn để giữ ma sát thấp) thay vì thiết kế mọi thứ từ đầu cho chất làm mát kim loại lỏng.

Ngay cả trong ngành công nghiệp hạt nhân, kim loại lỏng không chỉ được sử dụng vì nó có khả năng tỏa nhiệt nhiều hơn nước, mà bởi vì nước có đặc tính điều tiết neutron khiến nó hoàn toàn không có tác dụng với các lò phản ứng neutron nhanh (như trên USS Seawolf).

THƯỞNG: Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn sử dụng ống đồng thay vì ống nhựa / thủy tinh tiêu chuẩn và bơm kim loại lỏng qua ống đồng?

Không có gì. Tốc độ truyền nhiệt dọc theo ống đồng không đáng kể so với tốc độ truyền nhiệt qua chất làm mát di chuyển bên trong. Cũng như với ống dẫn nhiệt. Chúng là đồng để di chuyển nhiệt vào và ra. Theo chiều dọc, nhiệt được di chuyển bằng hơi - đó là lý do tại sao một khi bị thủng, ống dẫn nhiệt trở nên vô dụng.

Và cũng sử dụng một khối CPU đồng?

Hầu hết chúng đều là đồng rồi. Nếu điều đó không rõ ràng, thì đó là vì chúng được mạ niken.

Nếu bạn muốn cải thiện mạnh mẽ hiệu suất WC, hãy di chuyển bộ tản nhiệt đến nơi lạnh, như ngoài cửa sổ. Căng thẳng 16 ° C có thể dễ dàng thực hiện trong mùa đông :) Giữ bộ tản nhiệt trong cùng luồng không khí vì các thành phần khác vô hiệu hóa lợi thế lớn nhất của WC: di chuyển nhiệt xa, xa.

Điều này có thể khá nguy hiểm và dường như là một vấn đề an toàn lớn đối với người dùng thử tại nhà. Vì vậy, nghiêm túc, phản hồi này là giả thuyết - đừng thử bất kỳ điều này ở nhà, v.v.

Câu trả lời của @ uDev là chính xác mà bạn chủ yếu quan tâm đến hai điều:

1. tính dẫn nhiệt : Năng lượng nhiệt (nhiệt) di chuyển nhanh như thế nào qua chất.

2. nhiệt dung : Bao nhiêu năng lượng nhiệt (nhiệt) mà một chất có thể giữ (trong trường hợp này, trước khi nó quá nóng để hấp thụ nữa).

Nước thường là một chất làm mát tuyệt vời vì nó có khả năng tỏa nhiệt khá cao. Đây là, nó cần một lượng nhiệt tương đối lớn để làm nóng nó.

Điều đó nói rằng, tôi nghĩ rằng một số câu trả lời khác đã đánh giá quá cao khả năng nhiệt quan trọng như thế nào trong trường hợp này. Vấn đề là chúng ta không thực sự làm nóng một lượng chất làm mát; thay vào đó, chất làm mát liên tục chảy, khiến chúng ta cơ bản quan tâm đến

• [công suất nhiệt] * [tốc độ dòng chảy].

Vì vậy, nếu chất làm mát có công suất nhiệt thấp hơn được chọn, sự khác biệt có thể được bù lại bằng cách tăng tốc độ dòng chất làm mát, đến một giới hạn hợp lý, ví dụ như khi nhiệt ma sát của dòng chất lỏng trở nên có vấn đề hoặc áp suất của dòng chảy gây ra cơ học hư hại.

Vì vậy, vâng , về nguyên tắc tính dẫn nhiệt lớn hơn của một kim loại lỏng có thể hữu ích trong một số thiết kế.

Một hạn chế thực tế là vòng làm mát chỉ cung cấp một nguồn điện trở nhiệt trong cơ chế làm mát. Vì vậy, ngay cả khi nó được tối ưu hóa để có khả năng chịu nhiệt hiệu quả rất thấp, khả năng chịu nhiệt của toàn hệ thống vẫn có thể tiếp tục được chống đỡ bởi khả năng chịu nhiệt của CPU và bộ trao đổi nhiệt trên nó.