HWSW Informatikai Kerekasztal: Vízhûtés és rejtelmei - HWSW Informatikai Kerekasztal

Hi
Egy nap rövid ahhoz, hogy sok észrevétel szülessen, de azért folytatom, mert szerintem sok barkácsmunkát fektetnek bele a tuningrajongók, mégis nem minden esetben jó hatásfokúak a vízhûtõik.

A Hûtõtömb (Ez nagy falat)

Ennek méretezése és elkészítése okozza a legtöbb problémát. Alapvetõ feladata a processzormagban keletkezõ hõ elvezetése és átadása a folyadék-hûtõközegnek. Kialakításánál a következõket kell figyelembe venni:
- anyagminõség;
- mérete;
- a folyadékcsatorna kialakítási módja;
- a folyadék áramlási iránya és módja;
- a tömítés (zárt „doboz”) kialakítási módja;
- tömítõanyag kiválasztás;
- folyadék-csatlakozók kialakítása;
- a hûtõtömb rögzítése a processzorra.

Mint az a felsorolásból kitûnik komoly elméleti és gyakorlati feladatot és munkát ad egy jó hûtõtömb kialakítása.

A hûtõtömb anyagminõsége

A kiválasztás szempontja alapvetõen a jó hõvezetõ képességû fémféleség. Nem lebecsülendõ szempont az is, hogy a kiválasztandó fémnek milyenek a forgácsolhatósági, korrózióállósági tulajdonságai. A következõ alapanyagok jöhetnek szóba:
- alumínium ötvözet (szilícium, vagy rézötvözetû);
- tiszta alumínium (legalább 99,9%-os tisztaságú);
- vörösréz.
A bronzötvözetek - habár jól forgácsolhatóak - szóba sem jöhetnek, mert hõvezetõ tulajdonságaik sokkal rosszebbak még az alumínium ötvözeteknél is.
A legrosszabbul a vörösréz forgácsolható (a forgácsoló munkás rémálma), de legjobb a hõvezetõ képessége.
Az alumíniumötvözeteknek kisebb a hõvezetõ képessége mint a lágyalumíniumnak, de kiválóan megmunkálhatók.
Korrózióállóság szempontjából a vörösréz a legjobb, de az alumínium se rossz, ha a hûtõvíz nem lúgos (pl. NaOH), vagy foszfátos (pl. trisó).
A trisó "megeszi" az alumíniumot! (Vízlágyításhoz, vagy algacsökkentés miatt szokták használni.)

Mielõtt a hûtõtömb kialakítására rátérnék, mindenképpen kicsit át kell tekinteni (mindenki számára érthetõen) a hõvezetéssel kapcsolatos elméletet, mert ez az egésznek a gyökere.

A HÕVEZETÉS
A hõvezetés Fourier összefüggése:
, ahol

- a hõvezetési tényezõ;
F - a hõátadó felület nagysága;
dT – a hõmérséklet „változás”;
dl – falvastagság „változás”;

A fentiekbõl következik, hogy annál több hõ tud átáramlani:
- minél jobb az anyag hõvezetési tényezõje;
- minél nagyobb a felület;
- minél nagyobb a két térrész közötti hõmérséklet különbség;
- minél vékonyabb a hõátadó felület vastagsága.

A mi esetünkben azonban a hõ nem a falra merõlegesen áramlik át, hanem a fallal párhuzamosan, majd onnan tovahaladva a falra merõlegesen adja át a hõt. (Tesz egy „kanyart”).
Az ábrából éppen ezért az látszik, hogy minél kisebb a fal vastagsága (bordavastagság), a borda azonos hõmérsékletû felülete (fekete sávval jelölve) annál kisebb. A vékony borda felsõ része alig ad át hõt (dT -> hõmérsékletkülönbség nagyon kicsi).Vastag falnál sokkal nagyobb a meleg zóna magassága és felülete, tehát nagyobb az elvezetett hõmennyiség is.
A rendelkezésre álló térfogat véges, ebbõl következik, hogy a nagy falvastagság falaként több hõt tud átadni, de mivel csak kevés fér el egy adott térfogatban, az összes hõátadó felület kicsi.A kompromisszum tehát az, hogy a vékony és vastag borda között kell lennie a valóságos bordának, amelynél még elég nagy a „meleg” magasság, és elég nagy a felület (bordaszám).

Ökölszabály tehát az, hogy akkor jó egy hõátadó felület, minél nagyobb a felületete.

Itt jutottunk el az egész hûtõborda kialakítás kulcsához!

Nézzük át a "vízfelület" különbözõ esetekben. A "vízfelület" alatt a víz és a hõátadó fal közötti hõátadó felületet értettem.
Bázisnak egy 50x60mm alapterületû, 14 mm magas "fekete dodbozt" vettem.

1. Marással készült "kígyós" csatornakialakítás.
Hagyományos és legelterjedtebb megoldás.

Ezt egy 10-es maróval elkészíthetõ. (marási mélység 11 mm).
A be és kiömlõ csonk a fedélen (amit a következõ rajzon jelzek) van.

2. "Bordás" kivitel
Jobb megoldás.

Ami nagyon fontos ennél, hogy a két 8mm-es maróval készített hosszani "vájat" és a keresztben futó 3mm-es maróval készített hornyok miatt a vízfelület jelentõsen megnõtt!
Gyártása könyebb az elõzõnél.
A vízbevezetés történhet a fedélen keresztül is, de sokkal jobb megoldás, ha a 8 mm-es horony végét átfúrva csatlakozunk, mert a víz ekkor úgy áramlik a hûtõtömben, mint egy szabályos radiátorban!

3. Cilinder kialakítás.
Legnagyobb felület, legegyszerûbb gyártás.
Kialakítása olyan mint egy cilinderzár.

A gyártása egyszerû. Két 10 mm-es zsákfurat elkészítése után 90°-al elfordítva könnyen elkészíthetõ a párhuzamos 7db 6 mm-es zsákfurat (nem "húzza el" a fúrót).
A 6-os furatokat könnyen le lehet zárni.
Egyik módszer:
Kétkomponensû ragasztóval bekent menetes rövid ászokcsavarral (házilag csavarhúzónak megfelelõ kereszthornyot fûrészelve bele)a 10-es furatba tett fúrószárhoz ütköztetve.
Másik módszer:
6mm-es "pogácsákat" készítve a fent említett ragasztóval bekenve, fúrószárnak ütköztetve egyszerûen bekalapáljuk (szorító kötés).
Nem ébred a rendszerben akkora nyomás, hogy "kilõje".
Aki nem bízik ebben, egy "U" alakú kengyelt (<14mm széleset) készíttet és a kiömlõ nyílások oldalát kivéve, kétkomponensû ragasztóval bekenve rögzíti a kengyelt.
A ki- és beömlõ csonkokat a 10mm-es furatokra kell tenni (menet+csonk, vagy ragasztó+szorító kötés, azaz "bekalapálja", mint az autók karburátor beömlõ csonkját)

Az utóbbi megoldásnál nincs fedél, ezért a hõátadás a teljes felületen történik, hûtõfolyadék folyási esély pedig a legkisebb.

A fent említett megoldásokkal azt bizonyítottam, hogy a hûtõtömböt sokkal jobb hatásfokkal is el lehet készíteni, mint a hagyományos, de mérnöki szemmel kifogásolható kialakításban.

Ha növeljük a hûtõtömb hatásfokát, alkalmazhatunk olcsó és könnyen megmunkálható alumínium tömböt is!

Nos itt a költségcsökkentés lehetõsége, amit az elején írtam is.

Alumínium tömb -> rosszabb hõvezetõ képesség -> jobb hatásfok + könnyû megmunkálhatóság + olcsóbb <=> vörösréz hûtõtömb.


Lehet, hogy ez egyszusszra most nagyon sok volt, de úgy éreztem egy darabban kell tálalni.

Várom véleményeteket.


[Ezt a hozzászólást boho szerkesztette (2001. Szeptember 15.).]

Kerdessel fordulnek a nagyerdemuhoz, mely kerdes, nemileg erinti a temat, bar ketsegtelen, nem koveti a Boho altal vazolt fo csapas iranyat

Szoval:
- Vorosrez feluleterol az oxidalt reteget milyen oldoszerbe valo aztatassal celszeru eltavolitani...?
(hocserelorol leven szo, a polirpapirral valo fenyezes szoba sem johet)

S hogy folytassam a gyakorlati kerdesek sorat, alljon emitt meg egy:
- fenyesre polirozott hutoblokk feluletet es egyuttal megjeleneset milyen vedoretteggel ajanlatos megovni ugy, hogy az ne befolyasolja szamottevoen a hoelvezetes folyamatat? (lakk? ha igen, milyen?) (megjegyzes: Elony, ha atlatszo, megorizve a blokk eredeti szinvilagat)

Mindezek felett, ha eszembejut nehany tovabbi, (talan) masok erdeklodeset is szavakba foglalo kerdes, azonnal tudatom


------------------
A bus station is where a bus stops. A train station is where a train stops. On my desk, I have a work station ...

[QUOTE]Eredetileg HookR írta:
- Vorosrez feluleterol az oxidalt reteget milyen oldoszerbe valo aztatassal celszeru eltavolitani...?
(hocserelorol leven szo, a polirpapirral valo fenyezes szoba sem johet)

_
a polir miért nem jöhet szóba?
oldószerrel soha az életben nem érsz el "tökéletesen" sik felületet!

tehát marad a polir
2500 papírral szárazon!
igy a legjobb(kb 20 perc meló után borotválkozni lehet a blokk segítségével)
üdv

boho: Vmi kimaradt a szamitasbol szerintem. Vegyuk pl a furt blokkot. Ha tul surun vannak a furatok, azaz kicsi koztuk az anyag, akkor ott nem megy at a ho a furat tetejere, igy ott nem tud huteni. Meg kellene allapitani, hogy mekkora az a falvastagsag, amin frankon at tud menni a ho a procitol.

------------------
"A nok miatt lettem ilyen gazember" - Moby Dick

A Nova 800as (800l/h) tipust tehat erdemes tartalyba tenni,vagy mehet "szarazon" is ?
-illetve ha van egy nyomaskiegyenlito cso(mint Ordasi-tuning vizhutesnel) ,akkor is celszeru-e a tartaly beszerelese?

Vagy az egyik, vagy a másik, de a kettõ együtt felesleges!
Ha merülõként használod a szivattyút akkor nem kell tágulási edény és fordítva!
A tartályos megoldást kûlsõ egységként szokták használni, ilyenkor a hûtõradiátor is a házon kívül van.

Hi

idézet:

---

Eredetileg leslie írta:
boho: Vmi kimaradt a szamitasbol szerintem. Vegyuk pl a furt blokkot. Ha tul surun vannak a furatok, azaz kicsi koztuk az anyag, akkor ott nem megy at a ho a furat tetejere, igy ott nem tud huteni. Meg kellene allapitani, hogy mekkora az a falvastagsag, amin frankon at tud menni a ho a procitol.
[/quote]

Igazad van!
Valóban a furatok felsõ része nem tud olyan mértékben hõt átadni, a hõelvezetés nagy része az alsó furatfelületekre van terhelve.
De semmi baj, a problémát - a lehetõ legegyszerûbben - orvosoljuk.
Ime a javított változat, amely nem igényel plusz munkát (ha még nem készült el az elõzõ):

A furatokat síkban osztva eltoljuk és akkor javul a felsõ rész hûtõképessége.A javított változatnál a furatok közötti távolság 2x-esére nõtt. Ennek a kialakításnak további elõnye az, hogy az "éritõleges" furatok miatt intanzívebb a víz keveredése a kivezetõ csatornában.
A szaggatott piros vonal a be- kivezetõ furatot mutatja.
Ha már itt tartunk, kicsit több munkával már közel professzionális kivitelhez jutunk.

Itt már kétféle "vízfelületet" jeleztem:
"Vízfelület" = a teljes vízzel érintkezõ felület,
"Átlagolt vízfelület" = [Alsó sor]x100% + [felsõ sor]x75% + [Be-,kivezetõ furat]x50%

Ez azt mutatja, hogy valóságban - a hatásfokot is figyelembe véve - mekkora felülettel számoljunk hõátadási szempontból.(Ezt a hûtõt Bp.-en egy cég rövidesen gyártani fogja. Ki szeretném próbálni, ezért tárgyalásban állok velük.Össze szeretném hasonlítani ezt, a hagyományos hûtõkkel.)

A hûtõ hatásfok növelésnek - különleges gyártási eljárás nélkül is - van még módja.
Újabb és talán sokakat meglepõ kialakításokat ismertetetek.
A hûtõ - biztonságos és egyszerû - rögzítésérõl a hûtõ kialakításának lezárása után írok.