Кулеры на тепловых трубках

Процессор и ..

Охлаждение ПК

Статьи

Полезные советы

Ссылки

Электроника

Linux

Список литературы

Проекты, идеи

 

Особенности о которых надо помнить, выбирая кулер на тепловых трубках.

 

Как я уже писал ***, кулеры на тепловых трубках имеют некоторые особенности, которые весьма существенно влияют на их применение.
Они не обсуждаются — их как бы нет.

Производители:

потому что рассчитывают со временем решить свои проблемы,

а пользователи:

или в силу своей веры в передовые технологии оторвавшегося от нас Запада и Востока, или в силу отсутствия знаний о работе тепловых трубок.

 

Что это за особенности?

Три главные особенности имеют кулеры на тепловых трубках.

Это :

1. Начальное тепловое сопротивление много больше чем номинальное.

2. Наличие переходной области при выходе на номинальное тепловое сопротивление.

3. Максимальная отводимая кулером мощность определяется теплоносителем (его удельной теплотой парообразования) и его объемом.

 

Главная особенность.

Тепловые трубки, в области температур при которых отсутствует кипение теплоносителя, имеют большое тепловое сопротивление. Которое определяется только теплопроводностью по их внешней металлической оболочке и площадью внешней поверхности основания кулера (как у обычного кулера с тем отличием, что она много меньше).

Учитывая, что ТТ имеет большую длину и малую толщину стенки, их тепловое сопротивление (в отсутствии парообразования) много больше чем сопротивление ТТ в рабочем режиме.

На рис.1 показан примерный график изменения теплового сопротивления кулера на ТТ от температуры.

Рисунок 1.

Rхол > Rном

На рисунке 1:

1. область до  tкр - жидкая фаза теплоносителя (теплоноситель не кипит) (1),
2. область от tкр до  tраб - теплоноситель в виде смеси жидкости и пара в области испарения (2),
3. область более tраб - ТТ в рабочем режиме, в канале Т трубки пар а по капиллярам в зону нагрева возвращается жидкость.

 

В характеристиках кулера на ТТ производители иногда указывают его номинальное тепловое сопротивление - Rном, и никогда tкр, Rхол, tраб.

 

Понятно, что хотелось бы иметь tраб-tкр -> min, для снижения температуры процессора (охлаждаемого объекта) повышения эффективности работы кулера.

 

Снижение tкр возможно, поскольку возможно создание ТТ с теплоносителем находящимся  в состоянии (2 - смесь -> жидкость - пар), тогда на режим (3) кипения ТТ может выходить при более низких температурах tкр, например 26-29 град. С.

Сейчас лучшие кулеры на ТТ имеют tкр = 26-33 град.С (см. табл. 1).

 

Другие особенности.

Выход Кулера с ТТ на рабочий режим.

Теплоноситель в тепловой при нагреве трубке не становится сразу паром, а последовательно проходит три фазы своего состояния.

1. жидкая фаза при отсутствии кипения при нормальной температуре,
2. смесь жидкость- пар при начале кипения теплоносителя,
3. пар в ТТ и жидкая фаза только в капиллярах возвращающих жидкую фазу в зону испарения.

 

Поэтому для выхода на рабочий режим кулеру на ТТ (3) требуется некоторая температура  Δt, только после ее достижения тепловые трубки кулера выйдут на рабочий режим и обеспечат паспортное тепловое сопротивление. Это необходимо для обеспечения испарения необходимой его массы и ее циркуляции. Причем для разных жидкостей или смесей эта температура может существенно отличаться.

 

Δt = t_раб - t_кр

 

Температура закипания теплоносителя (t_кр) - зависит от его состава (соотношения компонентов) или физических характеристик (в частности давления).

Рабочая температура tраб - температура при которой обеспечивается циркуляция теплоносителя и тепловое сопротивление кулера равно номинальному. Зависит от параметров определяющих tкр и эффективности охлаждения горячего конца ТТ.

 

Поэтому Δt и tкр зависят от уровня технологии и при при ее несоблюдении получаем ТТ с большим разбросом параметров даже на разных Т трубках из одной партии.

 

А высокая tкр это высокая температура охлаждаемого объекта (процессора, даже в режиме простоя), что не есть хорошо!

Зависимость теплового сопротивления ТТ (R) от температуры тепловыделяющего узла (t) будет иметь вид подобный показанному на рис.1.

 

Величина tкр имеет существенный разброс, который определяется самим теплоносителем, долевым соотношением его компонентов или давлением. На рисунке 2 показана группа таких зависимостей, для ТТ имеющих три различные значения tкр для одного и того же теплоносителя - парообразователя. При этом пропорционально смещаются и tраб для соответствующих tкр.

Это значит что от температуры закипания теплоносителя зависит температура в рабочей точке (когда тепловое сопротивление станет номинальным).

 

Рисунок 2.

 

Различные модели  кулеров на ТТ могут иметь различное значение Rхол. Которое существенно зависит от конструкции теплосемника. Они могут иметь вид подобный показанному на рис. 3.

 

Простейший способ снизить тепловое сопротивление кулера с ТТ.

 

Рисунок 3.

Здесь Rх0>Rх1>Rх2, их величины однозначно определяются конструкцией теплосемника кулера. Как влияет его конструкция рассмотрим ниже.

 

 

*** У Вас не должно создаваться впечатление что это неудачное решение. В таблице 1 увидите кулеры tкр у которых около 28 град С. При тестировании кулера в режиме ожидания температура ядра процессора примерно равна (на 5-10% выше горячих концов ТТ.) tкр.

Это говорит о том что данный кулер имеет тепло

 

Максимальная отводимая мощность кулера на ТТ.

Максимальная отводимая кулером мощность определяется теплоносителем (его удельной теплотой парообразования) и объемом. Чем он больше объем теплоносителя работает в замкнутом цикле Т трубки, тем больше максимальная отводимая мощность.

А, вы наверное знаете, что объем жидкости определяется объемом ТТ который в свою очередь тем больше чем больше ее диаметр.

 

Как эти особенности отражаются на характеристиках кулерах с ТТ.

В таблице 1 приведены данные температуры ядра процессора различных тестов кулеров на ТТ измеренной в режиме отсутствия вычислительной нагрузки на процессоре.

Температура ядра процессора наиболее близко характеризует величину tкр.

Таблица 1.

 

 

Обращаю Ваше внимание на измерение температуры!

Все программы представляемые как средства контроля температуры ядра процессора, с которыми мне пришлось столкнуться, давали невероятные показания для моих:

Процессора - AMD Athlon 64 X2 5400+ ядро Brisbane (65 нм SOI),

Материнская плата Giga-Byte GA-M720-US3.

 

Наглядный пример подтверждающий существование проблемы с измерением температуры ядра процессора вывод из программы ОССГ модуля контроля температуры и использования для этого сторонних программ.

И не смотря на достаточно простой датчик температуры погрешность ее измерения (разница показаний БИОС и программы) часто превышает 3-5 град.С.велика.

 

Таблица 2.

 

Поэтому можно допустить, что некоторые данные (измерения) приведенные в таблице 1 могут отличаться от реальных. Это касается не только процессоров от AMD, но и от Intel.

Это не позволяет рекомендовать Вам использовать ее данные и данные из публикаций для выбора кулера на ТТ.

Их можно использовать только с оговоркой "как есть" или на Ваш страх и риск.

 

Что могу порекомендовать.

Так что же, выбирать кулер с радиатором и вентилятором на теплосъемнике, подобный показанному на рис. 4. Конечно нет!

Учитывая изложенные выше особенности кулеров на ТТ можно рекомендовать как оптимальный кулер на ТТ с:

 

1. Rt < 0,1 град/Вт (она должна обязательно присутствовать в списке характеристик),
2. С ТТ диаметром трубок 6 мм и выше,
3. Непосредственным контактом тепловых трубок с охлаждаемой поверхностью,
4. Температура Tкр не выше 30 град,С (правда ее можно установить только экспериментально).

 

P.S.

В любом случае, для получение достоверных данных при тестировании кулера на ТТ, следует обратить особое внимание на измерение температуры.

 

Ссылки:

1. http://www.overclockers.ru/lab/28503.shtm
2. http://www.glacialtech.ru/articles.aspx?anum=318
3. http://www.overclockers.ru/lab/26128.shtml
4. Собираем компьютер в корпусе “Centurion 590”.
5. http://www.rusdoc.df.ru/articles/14854/
6. http://www.overclockers.ru/lab/26128.shtml
7. Модернизация корпуса InWin S551-T.
8. Компьютер в корпусе InWin S551-T.

август 2008 года.

Сорокин А.Д.

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь: