Воздушное охлаждение узлов ПК

на страницах сайта

www.electrosad.ru

На сайте есть несколько статей посвященных воздушному охлаждению (ВО). Здесь хочу рассказать о некоторых особенностях ВО и их влиянии на конструкции кулеров воздушного охлаждения. Причем использование этих особенностей позволяет существенно повысить эффективность кулера с принудительным охлаждением и расширить его рабочие мощности вплоть до 100-150 Вт.

 
 
Существующие конструкции радиаторов для кулеров

Системы воздушного охлаждения показали свою эффективность на мощностях тепловыделения охлаждаемых устройств до 100 Вт.  Их основой является радиатор, который обеспечивает теплообмен охлаждаемого устройства и внешней среды. Поэтому от него и зависят характеристики системы охлаждения.

Можно выделить три основные группы радиаторов.
Это: с постоянным сечением воздушного канала, штыревые и с переменным сечением канала.

 

 

Радиаторы с постоянным сечением канала

Радиаторы с переменным сечением канала

Штыревые

  А Б В
А
Б
В  
Г    
В    
 Рисунок 1.

 

Штыревые радиаторы

Расчеты и практика показывает, штыревые радиаторы имеют более высокую эффективность по сравнению с обычными радиаторами с постоянным сечением канала. Это было известно еще когда не было компьютеров.
Причина этого проста и понятна.
При равной площади поверхности теплообмена, площадь каналов для прохода охлаждающего воздуха в два раза выше. Это обеспечивает больший расход охлаждающего воздуха из-за снижения сопротивления его потоку, а отводимая мощность пропорциональна объему прокачиваемого воздуха.
Эффективность штыревого радиатора, в зависимости от конкретных условий, в 1,5-2 раза выше. Например показанный на рис.1 АВ штыревой радиатор обеспечивает работу тепмоэлектрического кулера MCX462+T от SwiftTech с общим тепловыделением более 200 Вт (по данным производителя).
Данный тип радиатора достаточно редко применяется в продаваемых кулерах. Но большинство чипсетов охлаждается именно штыревыми радиаторами (кулерами).

 

Радиаторы с постоянным сечением воздушного канала

Это наиболее распространенный вид радиаторов. Теплосъем осуществляется воздушным потоком проходящем в канале между ребрами, создающимся с помощью нагнетателя - вентилятора. Радиатор имеет температуру tр (в основании ребер), воздух на входе в канал имеет температуру tвх и проходя по нему нагревается до температуры tвых.

 

 
Рисунок 2.
 

Но известно, что газы при нагреве расширяются. Это расширение происходит при постоянном объеме и массе. Поэтому давление нагретого воздуха на выходе из канала растет в соответствии с законом Шарля (уравнением изохорического процесса).

 

P=P0(1+1/273*t)

 

Вы скажите, прирост давления при нагреве на 35 град. составляет всего 12,8%. Да, это немного, но тогда посчитайте дальше и оцените падение расхода воздуха по каналу, и соответственно насколько падает отводимая радиатором мощность.

Но это не лучший вариант, когда с ростом тепловыделения теплоотдача кулера падает, даже незначительно.
Но применяя различные конструктивные решения удается снизить влияние последнего и довести отводимую мощность до 100 Вт.

Напоминаю, отводимая мощность пропорциональна площади обдуваемой поверхности и объема прокачиваемого воздуха.

 

Радиаторы с переменным сечением канала

Это наиболее эффективный вид радиаторов. Около 10 лет назад, выбирая кулер для горячего (по тем временам) процессора Celeron 500, я обратил внимание на кулер Golden Orb и поставив его был удовлетворен его характеристиками. Никаких проблем с охлаждением процессора не возникало. И это не смотря на в несколько раз меньшую площадь его оребрения по сравнению с применявшимися в то время аналогами. Тогда это заставило задуматься о причинах эффективности кулера GoldenOrb.

 

 
Рисунок 3.

 

Что же происходит в расширяющемся сечении канала?

Введем понятие - критическое профиль. Это такое профиль при котором расширение канала соответствует объемному расширению охлаждающего воздуха. Это оптимальный профиль, но в связи с переменным тепловыделением источников тепла (процессоров) tвых является величиной переменной, поэтому этот режим невозможно обеспечить.

 

Можно рассмотреть две ситуации.

1. Докритический профиль. В этом случае условия теплообмена приближаются к каналу с постоянным сечением. Но растет объем прокачиваемого воздуха и поэтому растет снимаемая с объекта мощность. 

2. Сверх критический профиль. Особо интересен случай, когда увеличение объема канала больше увеличения объема воздуха. Этот случай показан на Рис.3.

Для этого случая характерно повышенная турбулентность воздушного потока вызванная падение давления, увеличение объема при постоянной массе воздуха. Все это согласно известным законам физики (см. уравнение Клайперона - Менделеева) происходит при снижении температуры газа в воздушном потоке, а последнее известно как "эффект захолаживания".
Повышенная турбулентность способствует увеличению теплосъема, но при этом в отличии от плоского канала не снижается скорость воздушного потока и не растет сопротивление ему.

Все перечисленное дает повышение эффективности радиаторов с сверх критическим профилем.

В случаях когда проводилась оценка прирост эффективности составлял от 1,5 до 2 раз по сравнению с радиатором с постоянным сечением канала той же площадью поверхности.

апрель 2008 года

Сорокин А.Д.

Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/
Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через
гостевую книгу или почтой.
.

Copyright © Sorokin A.D.

2002-2012