Жидкостное охлаждение ПК на жидком металле? [закрыто]

Что произойдет, если вы поместите огромное количество жидкого металла в специальную охлаждающую петлю вместо воды / охлаждающей жидкости? С какими проблемами вы столкнетесь? Будет ли какая-то польза от этого?

БОНУС: Что если бы вы использовали медные трубки вместо стандартных пластиковых / стеклянных трубок и перекачивали жидкий металл через медные трубки? А также использовал медный блок процессора?

Все в ответе Келтари верное, я просто хочу дополнить его другой важной информацией:

Когда вы хотите «передать» тепло, вам нужно иметь дело с двумя основными значениями: теплопроводность и теплоемкость. Во-первых, как легко получать / отдавать тепло от / к другому материалу, например, получать тепло от горячей поверхности и отдавать тепло холодной поверхности. Во-вторых, сколько энергии он может хранить.

Теплопроводность жидких металлов очень низкая по сравнению с твердыми. Чистый, твердый алюминий имеет теплопроводность около 200 Вт / (м К), чистая медь - около 390 Вт / (м К). Ртуть, с другой стороны, имеет значение около 8,5 Вт / (м К), а значение для воды - около 0,6 Вт / (м К). Таким образом, жидкие металлы лучше, чем вода, для передачи тепла, но гораздо хуже, чем твердые металлы.

Теплоемкость является еще одной частью. Изменение температуры на 1 К (т.е. изменение на 1 ° C или 2 ° F) для жидкой воды требует 4,187 кДж / кг, в то время как такое же изменение для ртути составляет 0,125 кДж / кг, это означает, что такое же тепло от поверхности ЦП подвергается 32-кратному большее изменение температуры в ртути!

Если подумать просто, то в 14 раз лучшая проводимость и в 32 раза худшая теплоемкость - это примерно на 50% худшая сумма, связанная с водяным охлаждением, и все же без учета других опасных факторов, таких как токсичность или факторы короткого замыкания. (Этот расчет не является правильным, потому что есть много других параметров, от которых зависят эти значения, такие как текущая температура, давление, и есть боковое рассеяние при передаче и т. Д.)

Хотя на первый взгляд это может показаться хорошей идеей, на самом деле это очень плохая идея.

Есть два металла (не включая сплавы), которые являются жидкими при комнатной температуре: ртуть и галлий.

Прежде всего, ртуть чрезвычайно токсична, и с ней должны обращаться только эксперты.

Галлий разъедает алюминий и сталь , и это то, через что проходит охлаждающая жидкость, чтобы поглотить тепло. Это в конечном счете разрушит суставы и радиаторы, что приведет к следующей проблеме.

Как ртуть, так и галлий являются электрическими проводниками. Если любая из двух жидкостей попадет на электронику, это может вызвать короткое замыкание и даже повредить электронику. И снова ртуть чрезвычайно токсична. Это само по себе является причиной не использовать их.

Ртуть и галлий имеют высокую скорость объемного расширения из-за высокой температуры. При сильном нагревании они могут значительно расширяться, и давление разрушит линии охлаждения.

Сам галлий не является жидкостью при комнатной температуре. Он имеет температуру плавления 85,58 ° F (29,76 ° C), что означает, что ПК был выключен, и он полностью остыл, галлий затвердеет. Это, конечно, может вызвать проблемы, так как жидкость не сможет течь.

Редактирование еще несколько мыслей:

Меркурий очень, очень тяжелый. Один литр ртути весит волос менее 30 фунтов (13,5 кг). Один литр галлия весит 13,02 фунта (6 килограммов). Чтобы переместить эту жидкость, понадобился бы огромный насос. Один только вес может привести к изгибу или поломке печатных плат.

Жидкокристаллические процессорные кулеры уже существуют:

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

Этот использует NaK: эвтектический сплав натрия и калия, который пугающе реагирует с воздухом, водой и практически с чем угодно:

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

Этот же сплав используется для охлаждения в атомной энергетике.

Будет ли какая-то польза от этого?

Нет. Цикл WC не является вашим контуром центрального отопления, который работает с температурным градиентом. В типичном контуре WC надлежащего размера охлаждающая жидкость циркулирует достаточно быстро, чтобы все элементы (блоки и радиатор) были почти одинаковой температуры. Это означает, что лучшая охлаждающая жидкость не сильно изменится, и весь цикл ограничен характеристиками радиатора. Даже если это так, как сказал Нат, теплопередача теплоносителем равна [теплоемкости] * [расходу]. Поэтому трудно переоценить, насколько проще заменить насос чем-то из серии Laing E (и заменить трубки на более крупные, чтобы сохранить низкое трение), чем разрабатывать все с нуля для жидкометаллического теплоносителя.

Даже в атомной промышленности жидкий металл используется не только потому, что он обладает большей теплоемкостью, чем вода, но и потому, что вода обладает свойствами, замедляющими нейтроны, что делает ее полностью непригодной для реакторов на быстрых нейтронах (таких как бортовой USS Seawolf).

БОНУС: Что если бы вы использовали медные трубки вместо стандартных пластиковых / стеклянных трубок и перекачивали жидкий металл через медные трубки?

Ничего такого. Скорость теплопередачи по медной трубе незначительна по сравнению со скоростью теплопередачи через движущийся теплоноситель внутри. Так же, как с тепловыми трубками. Они медные, чтобы переносить тепло внутрь и наружу. В продольном направлении тепло передается паром - вот почему однажды проколотая тепловая труба становится бесполезной.

А также использовал медный блок процессора?

Большинство из них уже медные. Если это не очевидно, это потому, что они никелированные.

Если вы хотите радикального улучшения производительности унитаза, переместите радиатор в холодное место, например, из окна. В зимнее время напряжение 16 ° C легко выполнимо:) Поддержание радиатора в том же потоке воздуха, что и другие компоненты, сводит на нет самое большое преимущество унитаза: отвод тепла далеко-далеко.

Подобные вещи могут быть довольно опасными и, по-видимому, представляют собой серьезную проблему безопасности для тех, кто пробует их дома. Итак, серьезно, этот ответ является гипотетическим - не пытайтесь делать это дома и т. Д.

Ответ @ uDev верен: вас будут интересовать две вещи:

1. Теплопроводность : как быстро тепловая энергия (тепло) проходит через вещество.

2. теплоемкость : сколько тепловой энергии (тепла) может удерживать вещество (в данном случае, до того, как оно станет слишком горячим для поглощения).

Вода часто является отличным теплоносителем, потому что у нее довольно высокая теплоемкость. Это означает, что для его нагрева требуется относительно большое количество тепла.

Тем не менее, я думаю, что некоторые другие ответы переоценили, насколько важна теплоемкость в этом случае. Проблема в том, что мы не просто разогреваем определенное количество охлаждающей жидкости; вместо этого охлаждающая жидкость постоянно течет, так что мы в основном обеспокоены

• [теплоемкость] * [расход].

Таким образом, если выбран хладагент с более низкой теплоемкостью, разницу можно компенсировать путем увеличения скорости потока хладагента до некоторого разумного предела, например, когда теплота трения потока жидкости становится проблематичной или давление потока вызывает механическое воздействие. наносить ущерб.

Так что, да , в принципе, большая теплопроводность жидкого металла может быть полезной в некоторых конструкциях.

Практическим ограничением является то, что охлаждающий контур обеспечивает только один источник теплового сопротивления в охлаждающем механизме. Таким образом, даже если бы оно было оптимизировано для получения очень низкого эффективного теплового сопротивления, общее тепловое сопротивление системы могло бы продолжать поддерживаться тепловым сопротивлением процессора и теплообменника на нем.