Попытка расставить все точки на “и”. Тест четырёх кулеров. Часть II.

Предисловие.

Это вторая часть статьи. Для тех, кто не читал первую, поясняю – были протестированы 4 кулера: Ice Hammer IH-3700WV, Scythe Mugen 2, Thermaltake Big Typhoon, Zerotherm Nirvana NV120 Premium.
По результатам тестов, Нирвана и Тайфун показали практически идентичные результаты, Айс Хаммер, разумеется, продемонстрировал значительно меньшую производительность на ниве охлаждения центральных процессоров, а Муген, тот вообще - провалил тест.
Разумеется, такой “результат” распиаренного супер-кулера, никак меня не устраивал, и соответственно я решил досконально во всём разобраться, и уже по результатам “внутреннего расследования”, вынести окончательный вердикт.
Результат этой, (сразу скажу, немалой), работы, Вы в данный момент и читаете. Предупреждаю – букафф будет много, картинкофф – мало, но так уж получилось, что теоретического материала в процессе набралось много, может он кому-то будет полезен.
Итак, обо всём по порядку.



Предположения.

Как я уже писал, в первой части статьи, я предполагал, что провал Мугена, был вызван браком тепловых трубок. Следующее, на что я грешил, это плохой контакт самих трубок с основанием.
Далее, в ветке обсуждения, было высказано предположение о несовместимости моего процессора, (Brisbane, G2), и сокета материнской платы. Кроме того, я допускал, что имеет место плохой контакт основания кулера с процессором.
Подытожим.

Предположения, по поводу провала Мугена:

1. Брак ТТ. (Всех, или нескольких);
2. Плохой тепло-контакт ТТ и основания;
3. Геометрическая несовместимость сокета и процессора;
4. Плохой тепло-контакт основания кулера, с крышкой процессора;

А раз есть предположения, значит можно приступать к практическим экспериментам.



Серия псевдонаучных экспериментов.

Почему псевдонаучных? Да потому что, научные эксперименты проводятся с применением нормальных приборов, и каждый опыт моделируется так, чтобы исключить ложный результат, вызванный проявлением побочных явлений. В моём же случае, всё делалось “на коленке”, с применением того, что_есть_под_рукой, в домашних условиях.

Проверка 1-ого предположения, брак ТТ. (Теоретически самая сложная).

Здесь, я считаю уместным сделать небольшое отступление, и пояснить принцип работы ТТ,
а перед этим, я хочу принести свои извинения за то, что возможно кто-то найдёт мои выкладки ошибочными и сумбурными. Дело в том, что я не старался копировать чужие многостраничные труды, они, как правило, написаны очень сухим, неинформативным языком; я постарался донести до читателя моё понимание, процесса. Если всё ниже написанное в корне неверно, или же содержит ошибки, я буду рад внести необходимые поправки, или даже вычеркнуть данный раздел из записи.

(Кому то это покажется лишним, в рамках данной статьи, но пока я рыскал по интернету, в поисках необходимой информации, я натыкался на такие перлы, что плакать хотелось… Некоторые, например, искренне полагают что ТТ, это сплошная медная трубка, выполненная из “специальной”, высокотеплопроводной меди… Другие, уверенны что в ней обычная вода, причём, залита трубка ею под завязку… Есть даже мнение, что ТТ заполняется специальным газом… Не иначе как сероводородом.
Я полагаю, немного теории не помешает, дабы хоть немного уменьшить потоки бреда на страницах рунета).
Итак, ТТ – является тепловым насосом, и упрощённо, представляет из себя медную, пустотелую трубку, заполненную на какую-то часть легко кипящей жидкостью. Говоря легко кипящей, я имею в виду жидкость, температура кипения которой гораздо ниже 100С. (Здесь необходимо понимать, что давление в ТТ, как правило, не равно атмосферному, а гораздо ниже, соответственно температура кипения жидкости-хладагента (ХА), будет ниже, температуры кипения этой же жидкости при нормальных условиях. То есть, при проектировании, производитель выбирает жидкость, и затем рассчитывает давление, которое необходимо создать в ТТ, для нормального функционирования устройства при заданных условиях эксплуатации).
Работает, тепловой насос, или наша тепловая трубка, следующим образом: при нормальных условиях, система внутри ТТ, находится в равновесии, т.е. количество ХА в жидком и газообразном состоянии, находится в сбалансированном состоянии. Технически, ТТ можно разделить на две рабочие зоны – испаритель (тепло-съёмник), и конденсатор.
Когда нагреватель, будучи приложен к тепло-съёмнику (испарителю), нагревает его, в трубке начинается изохорный процесс, (термодинамический процесс, при постоянном объеме, и переменных температуре и давлении), жидкость вскипает, забирая тепловую энергию, и распространяется по ТТ, переходя в зону конденсации. Температура ТТ, в зоне конденсации ниже, и пары жидкости конденсируются на её стенках, отдавая энегргию, тем самым прогревая её. Далее, сконденсировавшаяся жидкость, струйками стекает в испаритель, и цикл повторяется. Здесь надо учитывать, что при испарении (кипении) жидкости, давление в ТТ поднимается, а соответственно поднимается и температура кипения ХА.
Иными словами, ТТ стремится уровнять температуру испарителя и конденсатора.
Для того чтоб данный процесс шёл непрерывно, и так как нам надо, необходимо чтоб соблюдались некоторые условия:

1. Зона конденсации, не должна нагреется выше температуры кипения ХА;
2. Повысившееся, (вследствии испарения ХА), давление внутри ТТ не должно поднять точку кипения на недопустимую в эксплуатации величину;
3. Поток жидкости, попадающий в испаритель, должен быть достаточным, а не избыточным или малым.

Вышеописанная ТТ, может работать только в том пространственном положении, когда зона конденсации выше зоны испарения, так как рабочая жидкость, возвращается в зону испарения под действием силы тяжести. Для того чтоб тепловая трубка могла работать в любом положении, необходимо обеспечить возврат ХА в испаритель. Это достигается за счёт капиллярного эффекта. Внутренняя полость ТТ заполняется наполнителем, (это может быть фитиль, или спечённый медный порошок на стенках ТТ), по капиллярам которого сконденсировавшаяся жидкость поступает в зону испарения.
Теплопроводность ТТ ограниченна, и производители кулеров используют несколько таких трубок, для обеспечения соответствующей производительности.

Коли, с теорией разобрались, пора переходить к практике, и проверить первое предположение – брак ТТ.

В чём может заключаться брак, при изготовлении Тепловой трубки? Может быть несколько причин, например - недостаточное количество жидкости. В этом случае вся она быстро выкипит, не обеспечит стабильного потока в испаритель, и производительность ТТ так и не достинет расчётной. Возможен вариант, при котором из ТТ не откачали достаточное количество воздуха, в этом случае, температура кипения ХА будет слишком высокой, и при температуре испарителя ниже оной, работать ТТ, попросту не будет. А может быть и следующее - жидкости залили слишком много, а свободного объема слишком мало, в этом случае даже при небольшом испарении рабочей жидкости, давление изменится значительно, и как следствие, начнёт меняться температура кипения. А от этой температуры зависит температура испарителя. Причём, процесс этот, переходит в замкнутый круг: жидкость вскипела => давление повысилось => t кипения поднялась => t испарителя повысилась => ещё немного жидкости вскипело => давление ещё поднялось … и так далее.

Я предполагал, что именно последний вариант, и был в моём случае. Но как это проверить? Я предположил, что в этом случае, будет несложно поднять температуру основания кулера, и провёл такой опыт: опустил основание кулера в ёмкость с кипятком на 5 секунд, и потом потрогал его рукой – основание оказалось чуть тёплым. Затем я погрузил его ещё на 5 секунд, и оно стало очень хорошо тёплым, но такими же стали и все тепловые трубки плюс оребрение… Тупик.
Опыт ни о чём….

Получается что “на коленке”, проверить качество ТТ, я не могу толком, а значит перходим ко второму предположению.
Проверка 2-ого предположения, плохой контакт основания и трубок.

Ну, здесь всё просто, я включил утюг, подождал пока он раскалится до примерно 60-70 градусов, и приложил к нему кулер, основанием. (Предварительно смазав его, КПТ .
И опять всё отлично, основание не нагрелось, пока не прогрелось оребрение. Да и то, скорее остыл тот участок утюга, под пятачком тепло-съёмника, чем кулер нагрелся….
И это предположение пришлось признать ошибочным. Единственное что можно сказать по результатам двух первых опытов, это то что все трубки работают равномерно. Хорошо ли, плохо ли - не знаю, но одинаково.
Ну что ж, переходим к следующему предположению…

Проверка 3-его предположения, (самого бредового), геометрическая несовместимость моего процессора, и сокета материнской платы.

Пока я гуглил в Интернете, на предмет различных температурных проблем с процессорами, я натыкался на ветки с обсуждением данной теории. В них, некоторые пользователи, столкнувшиеся с проблемой перегрева именно Брисбанов, описывали, что подложка из картона, толщиной примерно 0,5 – 0,7мм, кардинально решает данную проблему. Мотивировался этот эффект тем, что у процессоров Брисбан, степпинга G2, ножки слегка длиннее чем у остальных собратьев, и это вызывает перегрев.
Сразу скажу, отношение у меня к этой теории весьма скептическое. Во первых, у меня совсем иная проблема, мой процессор перегревался только с одним, конкретным кулером, а во вторых, я сомневаюсь, в возможности такого дефекта, со стороны мирового производителя процессоров. Не идиоты ж они там, ноги удлинять….
Но раз есть теория, будем проверять.

Итак, я вырезал подложку из картона, подложил её под камушек, и установив сначала Нирвану, а затем и Муген, провёл тест.
Результат – ноль. Никакой разницы.
Вот и проверили, переходим к последнему.

Проверка 4-ого предположения, плохой тепло-контакт основания кулера, с крышкой процессора.

Ну что здесь можно сказать… С компьютерами я близко знаком уже лет 9, и за всё это время, я ни разу не сомневался в своём умении намазывать бутерброд, из проца и пасты. Но - раз пошла такая пьянка, реж последний огурец – проверим и это.
Кулер, я устанавливал раз 6, а с учётом, прошу прощения, “прокладочных” эксперименотов, количество установок/снятий то Нирваны то Мугена приблизилось к 20-ти…
Я пробовал всё – разные бекплейты, разные пасты, по разному затягивать винты и.т.д и.т.п.
Раз за разом, я получал примерно один и тот-же отпечаток: