1.5.2. Теплообмінники з міді та алюмінію з внутрішньою поверхнею з шипами [32]
Пошук шляхів інтенсифікації теплозйому від потужних мікропроцесорів привів до створення таких систем охолодження, в яких поверхня, що контактує з процессором, омивається рухомим потоком води. Одним з ефективних конструктивних рішень такої системи є внутрішнє оребрення первинного теплообмінника у вигляді шипів (рис. 1.11).
Рис. 1.11. Конструкція первинного теплообмінника
1 – нижня частина теплообмінника; 2 – шип; 3 – кришка; 4 – штуцери для підведення води
Розглянемо схему даної системи охолодження, що подано на рис. 1.12
Рис. 1.12. Схема експериментальної установки
1 – первинний теплообмінник; 2 – імітатор процесора; 3 – ємність з водою; 4 – помпа; 5 – вторинний теплообмінник (радіатор); 6 – сполучні шланги
Потік рідкого теплоносія (води), що подається насосом по вхідному трубопроводу системи охолодження в канали первинного теплообмінника, завдяки шипам турбулізується, інтенсивно поглинає теплоту від приєднаного процесора, і далі виходить з первинного теплообмінника і по вихідному трубопроводу поступає у вторинний теплообмінник (радіатор), де охолоджується, і по з'єднувальному трубопроводу поступає в порожнину насосу і далі насосом знов подається в первинний рідинний теплообмінник.
Підвищення ефективності такої системи охолодження обумовлено турбулентним характером руху теплоносія в каналах між шипами теплообмінника.
Експериментальні дослідження характеристик описаної системи охолодження показали, що при заданій температурі контактної поверхні +60°С та витратах води 42г/с система охолодження забезпечує відведення від процесора теплового потоку 58Вт.
Разом з тим, потужність сучасних високопродуктивних процесорів з підвищеною тактовою частотою та перспективних процесорів значно перевищує 58Вт. Тому відома рідинна система охолодження не може забезпечити заданий тепловий режим їх роботи, що є основним недоліком прототипу. Крім того, для її роботи необхідні великі витрати рідкого теплоносія (42г/с або 151,2л/год) та відповідно значні витрати енергії на прокачування його по рідинному контуру системи.
1.5.3. Теплообмінник системи водяного охолодження 3r System Poseidon
WCL-02 [33]
Система водяного охолодження Poseidon WCL-02 не є новою, вона розроблялася для забезпечення нормальних теплових режимів роботи процесорів сімейства Intel Pentium4, що в свій час були найпотужнішими. Теплообмінник, що використовується в системі охолодження Poseidon WCL-02 має паяний алюмінієвий корпус 72х62х12 мм, виконаний з холоднопресованних заготовок і штуцери стандартного півдюймового діаметра, запаяні на кришку (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Загальний вигляд теплообмінника системи водяного охолодження 3R System Poseidon WCL-02
Його внутрішня будова кардинальним чином відрізняється від типових багатоходових конструкцій водяних теплообмінників з характерним лабіринтом внутрішніх каналів: понад 400 тонких прямокутних стрижнів перетином близько 0,5 мм багатошарово розташовані в порожнині теплообмінника паралельно основі і акуратно запаяні на внутрішній поверхні торців (рис. 1.14).
Рис. 1.14. Внутрішня конфігурація теплообмінника системи водяного охолодження 3R System Poseidon WCL-02
Як результат, загальна поверхня теплообміну збільшується в рази, що повинно позитивно позначитися на ефективності теплообміну. Однак, таке збільшення поверхні теплообміну спричиняє суттєве зростання гідравлічного опору, пов'язаного з такою складною багатоканальною конфігурацією.
Тим не менше, теплообмінник системи Poseidon WCL-02 характеризується досить низьким термічним опором і може конкурувати навіть з мідними теплообмінниками більш просунутих конфігурацій.
Результати випробувань системи водяного охолодження 3R System Poseidon WCL-02 показують, що у стані спокою температура мікропроцесора ПЕВМ складає 55.3оC, а при інтенсивній роботі – 64.1оC, при цьому вентилятор в зовнішньому теплообмінніку обертається зі швидкістю 2800 об/хв (рис. 1.15).
Рис. 1.15. Показники температури робочої поверхні мікропроцесора ПЕВМ при роботі системи водяного охолодження 3R System Poseidon WCL-02