Liquid mendinginkan PC pada logam cair? [Tutup]

Apa yang akan terjadi jika Anda memasukkan sejumlah besar logam cair ke loop pendingin khusus alih-alih air / pendingin? Tantangan apa yang akan Anda hadapi? Apakah ada manfaat untuk melakukan ini?

BONUS: Bagaimana jika Anda menggunakan tabung tembaga alih-alih tabung plastik / gelas standar dan memompa logam cair melalui tabung tembaga? Dan juga menggunakan blok CPU tembaga juga?

Segala sesuatu dalam jawaban Keltari benar, saya hanya ingin mengembangkannya dengan beberapa info penting lainnya:

Saat Anda ingin "mentransfer" panas, Anda harus berurusan dengan 2 nilai utama: Konduktivitas termal dan kapasitas panas. Pertama adalah seberapa mudah mendapatkan / memberikan panas dari / ke bahan lain, seperti mendapatkan panas dari permukaan panas dan memberikan panas ke permukaan dingin. Yang kedua adalah berapa banyak energi yang bisa disimpannya.

Konduktivitas termal dari logam cair sangat rendah dibandingkan dengan yang padat. Aluminium murni, padat, memiliki konduktivitas termal sekitar 200 W / (m K), tembaga murni sekitar 390 W / (m K). Sebaliknya, merkuri memiliki nilai sekitar 8,5 W / (m K) dan nilai untuk air adalah sekitar 0,6 W / (m K). Jadi logam cair lebih baik daripada air untuk transfer panas, tetapi jauh lebih buruk daripada logam padat.

Kapasitas panas adalah bagian lain. Perubahan suhu 1 K (yaitu perubahan suhu 1 ° C atau 2 ° F) untuk air cair membutuhkan 4,187 kJ / kg, sedangkan perubahan yang sama untuk merkuri adalah 0,125 kJ / kg, ini berarti panas yang sama dari permukaan CPU menimbulkan 32 kali perubahan suhu yang lebih besar dalam merkuri!

Jika kita berpikir sederhana, konduktivitas 14 kali lebih baik dan kapasitas panas 32 kali lebih buruk adalah sekitar 50% jumlah yang lebih buruk terkait dengan pendinginan air, dan masih belum memperhitungkan faktor berbahaya lainnya, seperti toksisitas atau faktor korsleting. (Perhitungan ini tidak tepat, karena ada banyak parameter lain yang bergantung pada nilai-nilai ini, seperti suhu saat ini, tekanan, dan ada disipasi samping pada transfer, dll.)

Sementara di permukaan ini mungkin tampaknya ide yang baik, dalam kenyataannya, ini adalah ide yang sangat buruk.

Ada dua logam (tidak termasuk paduan) yang cair pada suhu kamar: Merkurius dan galium.

Pertama, merkuri sangat beracun dan seharusnya hanya ditangani oleh para ahli.

Gallium akan menimbulkan korosi pada aluminium dan baja , yang membuat pendingin mengalir ke atas untuk meredam panas. Ini pada akhirnya akan menghancurkan sendi dan heat sink, yang akan mengarah ke masalah selanjutnya.

Baik merkuri dan galium adalah konduktor listrik. Jika salah satu dari dua cairan bocor ke elektronik, itu dapat menyebabkan celana pendek dan bahkan merusak elektronik. Dan lagi, merkuri sangat beracun. Ini saja merupakan alasan untuk tidak menggunakannya.

Merkuri dan galium memiliki tingkat ekspansi volumetrik yang tinggi karena panas. Di bawah panas tinggi, mereka dapat berkembang pesat dan tekanan akan menghancurkan garis pendingin.

Gallium sendiri bukan cairan pada suhu kamar . Memiliki titik leleh 85,58 ° F (29,76 ° C), yang berarti PC dimatikan dan benar-benar dingin, galium akan mengeras. Ini tentu saja dapat menyebabkan masalah, karena cairan tidak akan dapat mengalir.

Mengedit beberapa pemikiran lagi:

Merkuri sangat, sangat berat. Satu liter merkuri memiliki berat rambut di bawah 30 pound (13,5 kilogram). Satu liter gallium beratnya 13,02 pound (6 kilogram). Butuh pompa besar untuk memindahkan cairan itu. Bobot saja dapat menyebabkan PCB melentur atau pecah.

Pendingin CPU logam cair sudah ada:

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

Yang ini menggunakan NaK: paduan eutektik natrium dan kalium, yang sangat reaktif dengan udara, air, dan apa saja:

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

Paduan yang sama digunakan untuk pendinginan di industri tenaga nuklir.

Apakah ada manfaat untuk melakukan ini?

Tidak. Loop WC bukan loop pemanas sentral yang bekerja pada gradien suhu. Dalam loop WC yang khas dan berukuran tepat, pendingin diedarkan cukup cepat sehingga semua elemen (balok dan radiator) berada pada suhu yang hampir sama. Ini berarti pendingin yang lebih baik tidak akan banyak berubah, dan seluruh loop dibatasi oleh kinerja radiator. Meski begitu, seperti yang Nat katakan, perpindahan panas oleh pendingin adalah [kapasitas panas] * [laju aliran]. Jadi sulit untuk melebih-lebihkan seberapa mudah mengganti pompa dengan sesuatu dari Laing E series (dan ganti tabung menjadi lebih besar agar gesekan tetap rendah) daripada mendesain semuanya dari awal untuk cairan pendingin logam cair.

Bahkan dalam industri nuklir, logam cair digunakan tidak hanya karena memiliki kapasitas panas lebih dari air, tetapi karena air memiliki sifat pemoderasi neutron yang membuatnya sama sekali tidak dapat digunakan untuk reaktor neutron cepat (seperti yang ada di USS Seawolf).

BONUS: Bagaimana jika Anda menggunakan tabung tembaga alih-alih tabung plastik / gelas standar dan memompa logam cair melalui tabung tembaga?

Tidak ada. Kecepatan perpindahan panas di sepanjang pipa tembaga tidak signifikan dibandingkan dengan kecepatan perpindahan panas melalui pendingin yang bergerak di dalamnya. Sama seperti heatpipe. Itu tembaga untuk memindahkan panas masuk dan keluar. Secara longitudinal, panas digerakkan oleh uap - itu sebabnya setelah ditusuk, heatpipe menjadi tidak berguna.

Dan juga menggunakan blok CPU tembaga juga?

Kebanyakan dari mereka sudah tembaga. Jika itu tidak jelas, itu karena mereka berlapis nikel.

Jika Anda ingin peningkatan drastis dalam kinerja WC, pindahkan radiator ke tempat yang dingin, seperti keluar dari jendela. Tegangan 16 ° C mudah dilakukan di musim dingin:) Menjaga radiator dalam aliran udara yang sama dengan komponen lain membatalkan keunggulan terbesar WC: memindahkan panas jauh, jauh.

Hal semacam ini bisa sangat rawan bahaya dan tampaknya menjadi masalah keamanan utama bagi seseorang yang mencobanya di rumah. Jadi, serius, respons ini hipotetis - jangan coba-coba ini di rumah, dll.

@ uDev menjawab dengan benar bahwa Anda terutama akan peduli dengan dua hal:

1. konduktivitas termal : Seberapa cepat energi termal (panas) bergerak melalui zat.

2. kapasitas panas : Berapa banyak energi termal (panas) suatu zat dapat menahan (dalam hal ini, sebelum terlalu panas untuk diserap lagi).

Air seringkali merupakan pendingin yang hebat karena memiliki kapasitas panas yang cukup tinggi. Ini membutuhkan panas yang relatif besar untuk menghangatkannya.

Yang mengatakan, saya pikir bahwa beberapa jawaban lain melebih-lebihkan betapa pentingnya kapasitas panas dalam kasus ini. Masalahnya adalah kita tidak benar-benar hanya memanaskan jumlah pendingin yang ditentukan; sebagai gantinya, cairan pendingin itu terus mengalir, sehingga pada dasarnya kami khawatirkan

• [kapasitas panas] * [laju aliran].

Jadi jika pendingin dengan kapasitas panas yang lebih rendah dipilih, perbedaannya dapat dikompensasi dengan meningkatkan laju aliran pendingin, hingga batas yang masuk akal, misalnya di mana panas gesekan dari aliran fluida menjadi bermasalah atau tekanan aliran menyebabkan mekanik kerusakan.

Jadi, ya , pada prinsipnya konduktivitas termal yang lebih besar dari logam cair mungkin membantu dalam beberapa desain.

Keterbatasan praktis adalah bahwa loop pendingin hanya menyediakan satu sumber hambatan termal dalam mekanisme pendinginan. Jadi, bahkan jika itu dioptimalkan untuk memiliki resistansi panas efektif yang sangat rendah, resistansi termal keseluruhan sistem dapat terus ditopang oleh resistansi termal dari CPU dan penukar panas di atasnya.