Эта статья является продолжением предыдущей. Она также является пререводом статьи
Я надеюсь вы уже прочитали предыдущую статью о базовых принципах работы холодильных установок. Данная статья посвящена тому, как сделать охлаждение для процессора. Мы пройдемся по все пунктам и подробно рассмотрим каждый.
Что нам нужно:
- Хладоген любого типа, но в я использовал R22. Причиной этого является то, что у меня есть к этому фреону и его температура кипения около -41С.
- Манометры (Нужно для качественного результата).
- Термометры.
- Горелка. Пропановая горелка обладает хорошими паяльными качествами.
- Припой и флюс для получения хорошей пайки.
- Обыкновенные инструменты. Плоскогубцы, отверки и др.
- Инструмент для резки труб.
- Вакуумный насос, если есть. Может играть роль для достижения минимальных температур.
- Компрессор. Подходит от 1/8 л.с. до 1/4 л.с.
- Испаритель. Можно сделать самому. Далее мы рассмотрим как это сделать.
- Конденсер. Можно купить или сделать самому.
- Медная трубка 1/4" (3мм) и 3/8"(9.5мм) в диаметре
- Schrader type charging ports. (?)
- Масло для компрессора ( обычно используются минеральные масла для R12 R22 R502)
- Старый компьютерный корпус
Можно начинать. Первая вещь которая нам нужна это хороший использованный компрессор. Я нашел старый морозильник, который я давно не использую. Я вынул компрессор и посмотрел маркировку. Это была модель на 1/4 л.с. с газом R12. Он нам полностью подходит, т.к. можно с легкостью заменить газ R12 на R22. Они используют один и тот же тип масла, поэтому такая замена вполне возможна.
Небольшое замечание по замене хладогена в компрессоре. Будьте очень осторожны: R12 использует минеральное масло, в то время как R134a использует ester(?) масло. Эти два типа масел не могут работать вместе долгое время. Если вы решите сменить хладоген R12 или R22 на R134a будьте уверены, что вы удалили старое масло на сколько это возможно.
Продаются специальные наборы для замены масел. В них содержатся специальные добавки, которые не позволяют этим маслам смешиваться.
Я добавил 3 л. масла прежде чем собирать систему.
Конденсер, который я использовал, был испарителем из старого оборудования. Т.к. он был слишком большой, я вырезал середину и запаял трубки.
Это как раз то место где я НЕ рекомендую вам паять. Давление достигает около 300 psi (20 атм). Я знаю, что это под силу далеко не многим. Это очень трудно и занимает много времени. Я потратил около 6-ти часов для того, чтобы конденсер выдерживал давления, не давая течь. Единственная причина, по которой я этим занялся, это то, что мне необходимо было засунуть конденсер в корпус, но у меня не было достаточно денег на покупку нового.
Далее, я установил конденсер внутрь корпуса вместе с компрессором.
Такое расположение конденсера и компрессора было выбрано для более эффективного использования потока хладогена. На картинку видно что горячий газ входит в верхней точке конденсера. И с этого момента газ/жидкость больше никогда не пойдут вверх. Я попытался заставить гравитацию работать нам на пользу. Сконденсировавшийся хладоген стекает вниз к фильтру/осушителю, где он собирается в жидкость. Это тоже помогает мне, т.к. жидкость нигде не может скопиться. В противном случае, отделившееся от хладогена масло будет скапливаться где-нибудь в конденсаторе в течение долгого времени. При этом оно не сможет вернуться обратно в компрессор, что приведет к его поломке.
Затем жидкий хладоген поступает в капиллярную трубку, которую я запаял внутрь трубки, ведущей к испарителю. Зачем я это сделал? Это опять небольшая уловка для понижения температуры. Этим способом мы понижаем окружающую температуру хладогена. Это позволяет немного улучшить систему охлаждения. Данным способом мы также помогает докипеть жидкому хладогену, попавшему в обратную линию, которая ведет к компрессору.
Капиллярная трубка. Я всегда советую использовать капиллярную трубку, которая уже шла вместе с компрессором в морозильнике. Существует множество различных способов для расчета длины и диаметра капиллярной трубки. В морозильнике, из которого вы будете брать компрессор, капиллярная трубка уже рассчитана на мощность компрессора и тепловые нагрузки. Но многие хотят узнать какие капиллярные трубки использую я. Хорошо. Я использую трубки с внутренним диаметром 0.031" (0,8мм) и длинной 70" (1.8м).
Как вы уже успели заметить, обратная линия сделана из резины или из какого-нибудь гибкого шланга. Это специальный шланг рассчитанный для ипользования в системах охлаждения. Он был приобретен в специальном магазине за $20.00. Он соединяется непосредственно с испарителем моего производства.
Теперь поговорим о испарителе. Я использовал несколько различных конструкций, прежде чем я смог достичь температур около -50С. И поверьте моему слову, испаритель либо заработает, либо испортит всю вашу систему.
Мой первый испаритель с теми же компрессором и конденсером, едва давал -40С.
На картинку видно -42,6C. Это хороший результат, но что будет под реальной нагрузкой?
Я использовал полый, круглый, медный блок, в котором фреон поступает в самый центр и расходится на самым ядром процессора. Возвращается фреон по спиральной медной трубке 1/4" в диаметре. Я надеюсь она поможет сохранить холод. Но данный блок не давал нужных мне температур под реальной нагрузкой. Он работал как серийный испаритель, который доступен в продаже. В течение тестирования, я был удивлен, что блок держит -5C до -10C. При этом для нагрузки использовался 156Вт модуль Пельтье.
Я начал изготовление нового испарителя на следующий день после начала проекта. Первый испаритель я сделал опираясь на опыт других людей и понял почему он работает не достаточно хорошо. Я был слишком занят, чтобы использовать знания которые я накопил за многие годы работы с охлаждающими системами. Итак, я начал вспоминать базовые принципы работы испарительных систем. Каждая морозильная установки использует длинную, узкую трубку для передачи тепла хладогену. Мой испаритель состоял медной трубки от 18" до 24" длинной и с внешним диаметром 1/4". Капиллярная трубка подавала хладоген прямо в центр блока, но там не было достаточной площади поверхности для нормального кипения хладогена. И я решил, что в новом блоке мне нужна внутренняя полость с достаточно большой площадью поверхностью.
Итак, я начал небольшого наброска на листе бумаги. Я решил использовать такой лабиринт после нескольких неудачных попыток. Блок размером 50x50 мм и 45 мм в высоту. Ширина бороздки 5 мм и глубиной 7.5 мм. Длина всей бороздки где-то 1.5 м. Хладоген входит в центре блока и расходится внутри полости прямо на процессором. Потом он расходится по лабиринту вокруг пока не дойдет до перегородки. Через отверстие в разделяющей медной пластине хладоген переходит во вторую половину испарителя. В ней, также как и в первой половине, хладоген идет вокруг по лабиринту. Выход находится в центре верхней крышки, где также находится вход для капиллярной трубки. Далее хладоген идет по шлангу в компрессор.
Многим наверное интересно как я все это делал. Вот несколько картинок:
Цельный кусок меди размером 19x50x300мм
Процесс фрезеровки.
Медные блоки и промежуточные пластины
Все части испарителя проверяются на совместимость
Очень важно хорошо залудить все части блока.
Блок запаян и готов к тестированию
Блок держит давление в 19 атм.
Полируем блок.
Блок закончен
На блок я установил 2 температурных датчика. Один я расположил как можно ближе к центру. Второй - на обратной стороне.
На этот раз тестирование меня порадовало. Модуль пельтье смог нагреть блок только до -7.5С. При этом на другой стороне блока было -27.7C.
Я использовал много диэлектрической смазки для обработки сокета и пространства вокруг него. Потом я использовал высококачественный изолятор, чтобы избежать любых проявлений конденсата. Обратную сторону материнской платы я также обработал диэлектрической смазкой.
Здесь показано как я закрепил испаритель на 4-х болтах и кучу изоляции.
Более качественная изоляция. Я даже обмазал выступающие болты смазкой. Зачем так сложно? При температурах от -40C до -60C все промерзает в районе 15 см вокруг сокета.
Мне потребовалась неделя на настройку и тестирования чтобы добиться таких результатов. Без нагрузки конечно.