Не все тепловые трубки одинаково полезны - изучае

Мой сайт
Главная | Регистрация | Вход
Меню сайта
Мини-чат
200
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 15
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Главная » 2014 » Май » 15 » Не все тепловые трубки одинаково полезны - изучае
13:04
 

Не все тепловые трубки одинаково полезны - изучае

Медитация.

Так уж вышло, что мне 'повезло', я вляпался в продукцию фирмы Scythe. А у нее используются тепловые трубки с явно выраженным срывом - при превышении рабочей мощности тепловое сопротивление резко возрастает. Это плохо для использования устройства, но сильно упрощает анализ работы.

Для начала общая идеология.

Возьмем некий абстрактный пример для системы на тепловых трубках а-ля Scythe. Положим, что тепловые трубки (ТТ) имеют очень хороший тепловой контакт с теплосъемником и расстояние между ними минимально:

358x325 8 KB

На рисунке показаны четыре состояния увеличения мощности нагревательного элемента.

  • мощность нагрева превысила порог одной ТТ. До этого момента температура контрольной точки монотонно повышалась. Дальнейший рост мощности нагрева привел к образованию облака пара в этом месте;
  • мощность нагрева превысила порог трех ТТ. Во второй и четвертой ТТ тоже началось образование облака;
  • аналогично стадии 1 и 2;
  • во всех ТТ есть обширное облако пара, температура растет лавинообразно.

Под рисунками изображены несколько гипертрофированные графики температуры. При образовании облака в этом месте происходит локальное и резкое повышение температуры из-за отделения зоны кипения от зоны нагрева.

На данном рисунке активная зона кипения находится на границе красного и желтого. Внутри желтого энергия передается за счет перемешивания пара.

Вывод из этой симуляции - чем лучше тепловой контакт между трубками, тем меньше вертикальный скачок температуры при переходе в паровое облако.

Наверно, стоит остановиться подробнее на том, что происходит в 'желтой' зоне.

До тех пор, пока плотность поступления тепла не превысила скорость скорости поглощения теплоты на парообразование, все процессы протекают предсказуемо – в месте нагрева жидкость тихонько кипит, выделяющийся пар распространяется по ТТ в область радиатора и там конденсируется. Потом жидкость по капиллярам возвращается в место кипения и так далее. Но если скорости подачи жидкости (или зоны парообразования) недостаточно, то образуется перегретый пар. Суть его в том, что зона кипения отодвигается от нагревателя. Прямо под ним остается только пар, причем перегретый. Он пытается осаждаться на той же трубке, но со стороны, противоположной от нагрева (на рисунках ниже отмечено синим).

Итак, энергия из нагревателя передается другим трубкам через естественное перемешивание перегретого пара под нагревателем. Т.к. передача тепла таким способом на несколько порядков менее эффективнее процесса испарения-конденсации, то разность температур возрастет весьма значительно, даже с учетом небольшого расстояния от стенки до стенки в 6 мм трубке.

При небольшой мощности нагревателя, когда пар только начинает переходить в стадию 'перегретого', тепло с одной стороны ТТ на другую передается методом испарения и конденсации. Причем, испаряется жидкость со стороны нагрева, а конденсируется рядом же, на противоположной стенке этой же трубки. Даже при том, что туда не поступает жидкость по капиллярам, здесь работает эффект охлаждения от соседних ТТ. Конечно, если между ТТ есть хорошая тепловая связь.

Теперь стоит перейти к типичным конструкциям теплосъемников.

648x772 16 KB

Такое устройство имеет теплосъемник в Scythe Andy Samurai Master.

Вверху изображен срез теплосъемника, в середине и внизу - модель прохождения тепловых потоков при установке нагревателя либо прямо над ТТ, либо и между двумя ТТ. Никто не может гарантировать, что процессор будет иметь основную зону нагрева в какой-то определенной точке теплосъемника. Это зависит как от топологии процессора, так и от ориентации системы охлаждения в системном блоке. Поэтому будем рассматривать оба ”крайних” вариантов – с нагревом прямо над ТТ и между ТТ.

Для данного варианта свойственно отсутствие прямого теплового контакта между ТТ. Тепло от одной ТТ к другой идет через верхнюю и нижнюю пластины. Обратите внимание

на длину стрелок - путь прохождения тепла довольно длинный, что означает большое тепловое сопротивление.

Условные обозначения на рисунке:

  • Темно-коричневый - кристалл процессора;
  • Коричневый - металлическая крышка процессора (медная);
  • Синий - вертикальные и наклонные линии. Вертикальные линии отмечают зону, где происходит передача примерно 80% энергии. Наклонные линии показывают зону, вне которой теплопередача от нагревательного элемента практически отсутствует;
  • Желтый - теплоприемная пластина;
  • Светло серый - обратная сторона теплосъемника, обычно это алюминий;
  • Салатовый - путь передачи тепла от нагревателя;
  • Зеленая линия - место приема тепла от нагревателя к ТТ;
  • Синяя линия - место отдачи тепла от основных ТТ (см. 'зеленая линия') к вспомогательным ТТ;
  • Фиолетовая линия - место циркуляции энергии по приему и отдаче тепла между соседними ТТ;
  • Красные линии со стрелками - путь распространения тепла по теплораспределительным пластинам между ТТ.

Из достоинств данной топологии - большая зона контакта ТТ с нагревателем.

Из недостатков - теплопередача между ТТ отвратительная. При срыве ТТ теплопередача к другим ТТ осуществляется по очень длинному пути, что гарантирует резкое ухудшение работы системы охлаждения в целом.

По тестам, которые провели ранее, выходило, что предельная мощность всей системы составляет порядка 75 Вт, а одной ТТ порядка 28 Вт. Отсюда вытекает вывод, что в нем работают только три тепловые трубки. Это полностью совпадает с моей моделью.

Переходим к следующей модели.

503x833 13 KB

Такое устройство имеет теплосъемник в Scythe Mugen 2. Цвета и пояснения те же, но есть небольшое изменение. Салатовый цвет около трубок - путь передачи тепла между трубками.

В данной конструкции путь передачи тепла очень короткий и широкий, что обеспечивает хороший теплообмен между ТТ. Как видите, здесь, как и в предыдущей конструкции, тепло поглощается одной или двумя основными ТТ и от них передается другим ТТ.

Если учесть 'срыв' в работе ТТ при превышении ее рабочей мощности (а это очень маленькая величина), то станет вполне очевидным резкий скачок температуры при превышении некоторого порога тепловыделения процессора.

При составлении модели я исходил из того, что ТТ вставлены в канавки теплосъемника и опрессовки не проводилось. Однако, среди прототипов есть вариант с запрессованными трубками. Если так сделано и в данном "Mugen 2 Rev. B", то приведенная мною модель неверна и смотрите ниже вариант "прямой контакт".

Переходим к третьей модели.

513x817 13 KB

Такое устройство имеет теплосъемник Zalman CNPC 10X.

В данном случае существует еще один компонент, отсутствующий в предыдущих моделях - тепло от нагревателя попадает не только на основные ТТ, но и на дополнительные (боковые). Это означает, что даже при проблемах в основных ТТ тепло будет нормально доходить к дополнительным ТТ. Т.е., если в предыдущих моделях энергия передавалась от трубки к трубке по цепочке и при "срывах" это приводило к резкому росту температуры, то в данной модели тепло передается на пару ТТ одновременно (если брать передачу тепла только в одну сторону). Хочется отметить, что на эти ТТ меньше нагрузка и, как следствие, меньше падение температуры на пути к радиатору.

Раз тепло поступает на две трубки одновременно, то поток тепла через каждую меньше - уменьшается тепловое сопротивление и 'срыв'. Хотя последнее не актуально для ТТ Zalman, но превышение мощности довольно резко увеличивает тепловое сопротивление этой ТТ и снижение мощности на каждую ТТ снизит и дельту температур.

Переходим к последней модели.

500x782 10 KB

В последнее время стало модным выпускать системы охлаждения с 'прямым контактом'. Эта модель эмулирует такой вариант компоновки. В данном случае даже как-то не о чем говорить, недостатки и достоинства достаточно очевидны.

Достоинство - из-за отсутствия теплораспределительной пластины теплосъемника уменьшаются потери тепла. Ну, в самом деле, когда тепло распространяется по пластине, то на ней падает какая-то разность температур. Я не готов 'с ходу' сообщить ту цифру, но мне кажется, речь о несуразной величине - буквально 2-5 градусов. Эта 'экономия' может сразу вылететь в трубу из-за потерь от концентрации передачи тепла на одной или двух ТТ.

Пожалуйста, обратите внимание на количества 'зеленого' в этой модели и в варианте Zalman. А ведь чем больше площадь приема тепла, тем больше зона испарения внутри ТТ. Как следствие, уменьшается внутреннее тепловое сопротивление и возрастает вероятность получить срыв.

И о грустном.

Просматривая сообщения конференции overclockers.ru я наткнулся на интересную тему:

“В компе стоит i7 920 C степпинга, разогнан до 4 ГГц с напрягой 1,35 или около того. Охлаждаю кулером Mugen 2 со стандартным пропеллером. Под нагрузкой LinX проц показывает до 95-97 градусов, я считаю что это слишком горячо.”

Орфография и стилистика сообщения сохранены в неизменном виде.

Может ли такое быть? Посчитаем-ка мы мощность, которую рассеивает разогнанный процессор.

Здесь два пути – или воспользоваться CPU Overclock Calculator или сделать это вручную. Попробуем пока обойтись своими силами. Т.к. все расчеты известная профанация, то учета всех факторов не обязательно, только основные.

Упрощенно, формула расчета мощности может быть представлена в таком виде:

P = TDP * K(f) * K(v)

Где:

  • TDP – нормируемый тепловой пакет для данного типа процессора;
  • K(f) – коэффициент разгона по частоте. Он равен отношению установленной частоты к номинальной;
  • K(v) – коэффициент повышения напряжения. По аналогии с K(f), он зависит от отношения установленного напряжения к номинальному, но зависимость более сложная.

Для процессоров AMD коэффициент K(v) пропорционален квадрату отношения напряжений, а для процессоров Intel Core пропорционален кубу отношения напряжений.

Посчитаем для Core i7 920.

На этот процессор фирма Intel установила TDP 130 Вт при номинальном напряжении 1.25 В и частоте 2.66 ГГц. В приведенной выше цитате речь шла о повышенном напряжении 1.35 В и частоте 4 ГГц.

Считаем: 130 * (4/2.66) * (1.35/1.25)^3 = 130 * 1.5 * 1.26 = 246 Вт.

Если не заниматься ерундой, а воспользоваться , то его расчетные данные составят 248 Вт, что совпадает с нашими расчетами.

Теперь, если прокрутить статью взад, то перед нами предстанет тест Mugen 2 с его срывом

на мощности около 230 Вт. Так что ситуация в приведенной цитате вполне может быть.

Теперь Вы понимаете, почему этот раздел статьи называется ”И о грустном”.

Вообще-то мне жаль моих зря выброшенных денег.

Выбор

Попробую собрать моменты, на которые стоит обращать внимание при выборе устройства охлаждения:

1. Надо знать рабочую мощность тепловой трубки. Как показали тесты продукции Scythe, это основной показатель качества всей системы охлаждения.

2. Обратить внимание на путь передачи тепла между трубками. Если ТТ плохо зафиксированы или имеют небольшую (или длинную) зону передачи тепла, то результаты работы данной аппаратуры Вас наверняка не удовлетворят.

3. Тип теплосъемника. Как мне кажется, вариант а-ля Zalman с укладкой ТТ между двух медных брусков самый перспективный.

4. Конструкция радиатора, расположение ТТ в нем. Лучший вариант - когда ТТ стоят в ряд параллельно вентилятору. Худший - наоборот, особенно если еще и в одну линейку с каждой стороны.

5. Площадь поверхности радиатора.

6. Удобство и надежность крепления системы охлаждения на процессоре.

P.S.

Наверно Вы думаете, фирма Scythe знает о недостатках модели Andy Samurai Master и поэтому его производство было свернуто? Боюсь Вас, уважаемый читатель, немного расстроить. Обратите внимание на модель Kabuto.

321x300 13 KB

Радиатор изменен, этакая помесь с Mugen 2. Решение интересное и, возможно, правильное. Но вот с теплосъемником проблема – его конструкция тихо переехала из провального ”Andy Samurai Master”. Интересно, трубки тоже оставили с фитилем?

Впрочем, неинтересно...

Serj

Просмотров: 143 | Добавил: ihavint | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Поиск
Календарь
«  Май 2014  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031
Архив записей
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2016 Конструктор сайтов - uCoz