Охлаждение - новые девайсы и способы.

Intro:

Дарова, оверклокер! Конечно, если ты настоящий оверклокер, ты всегда думаешь, как бы эффективнее охладить свой проц (чипсет, видуху...etc).Ты уже наверно подумал, что это очередная статья про эктримальный разгон с охлаждением жидким азотом?? Нет… эта статья не про старого избитого дядю Азота... :). Эта статья про альтернативные, но не менее эффективные методы охлаждения.

Небольшая прогулка в научные корни статьи. Как-то, сидя в толчке и читая "Занимательную физику" Я.И.Перельмана (Да! Да! Глаза вас не обманывают... Именно физику! Потому, как автор еще сохраняет уважение к фундаментальным наукам, и хоть изредка старается чёнить почитать на эту тему) мне на глаза попалась статья о "Холоде из угля" (дословно), в которой в простой, житейской форме рассказывалось о так называемом "сухом льде"; заинтересовавшись, я прочитал статью до конца, и передо мной вдалеке замаячили перспективы устройства системы охлаждения на базе сухого льда. Но, буду последовательным. Вот сама статья:

"Холод из угля"

Получение из угля не жара, а, напротив, холода не является чем-то несбыточным: оно каждодневно осуществляется на заводах так называемого "сухого льда". Уголь сжигается здесь в котлах, а образующийся дым очищается, причем содержащийся в нем углекислый газ улавливается щелочным раствором. Выделяемый затем в чистом виде путем нагревания углекислый газ при последующем охлаждении и сжатии переводится в жидкое состояние под давлением 70 атмосфер.

Это — та жидкая углекислота, которая в толстостенных баллонах доставляется на заводы шипучих напитков и употребляется для промышленных надобностей. Она достаточно холодна, чтобы заморозить грунт, как делалось при сооружении московского метро; но для многих целей требуется располагать углекислотой в твердом виде тем, что называется сухим льдом.

Сухой лед, т. е. твердая углекислота, получается из жидкой при быстром ее испарении под уменьшенным давлением. Куски сухого льда по внешности напоминают скорее прессованный снег, нежели лед, и вообще во многом отличаются от твердой воды. Углекислый лед тяжелее обыкновенного льда и тонет в воде. Несмотря на чрезвычайно низкую температуру (минус 78°), холод его не ощущается пальцами, если бережно взять кусок в руки: образующийся при соприкосновении с нашим телом углекислый газ защищает кожу от действия холода. Лишь сжав брусок сухого льда, мы рискуем отморозить пальцы. Название "сухой лед" чрезвычайно удачно подчеркивает главную физическую особенность этого льда. Он действительно никогда мокрым не бывает и ничего не увлажняет кругом себя. Под влиянием теплоты он переходит сразу в газ, минуя жидкое состояние: существовать в жидком виде углекислота под давлением в одну атмосферу не может. Эта особенность сухого льда вместе с его низкой температурой делает его незаменимым охладительным веществом для практических надобностей.

Продукты, сохраняемые при помощи углекислого льда, не только не увлажняются, но защищаются от порчи еще и тем, что образующийся углекислый газ является средой, препятствующей развитию микроорганизмов; поэтому на продуктах не появляется плесени и бактерий. Насекомые и грызуны также не могут жить в такой атмосфере. Наконец, углекислота является надежным противопожарным средством: несколько кусков сухого льда, брошенные в горящий бензин, гасят огонь. Все это обеспечило сухому льду самое широкое применение в промышленности и в домашнем обиходе.

Вот так-то! А я уж было начал думать, что альтернативы водному и азотному охлаждению нет (имеются ввиду доступные способы, конечно не охлаждение кальвадосом (кто не в курсе - удушающе-усыпляющий газ) и жидким гелием! :)) И из этого, хорошо подумав, я примерно представил себе систему охлаждения, работающую на принципе испарения жидкой углекислоты под нормальным давлением. Чертежа нема, но, надеюсь, что челы, которые хоть немного шарят в технике, поймут ход моих мыслей и по тем корявым фоткам веб-камерой! (потому как на скоряк ничего нормально не сделать!!!)





Общая концепция:

Мне думалось по разному, когда я в общих чертах обрисовывал конструкцию. Однако после того как я провел несколько трудных часов в раздумьях и поисках материалов, я смог довольно таки полно продумать конструкцию системы охлаждения. Сама идея не нова, но обновлено ее применение.

Изготовление экспериментального устройства:

Самым трудным в этой всей работе оказалось добывание углекислоты (жидкой). Пришлось купить ее у одного чела, у которого весь гараж был завален всякими баллонами (в том числе и баллонами пива :)... пустыми......:)) - пропан, кислород в разных баллонах (от больших промышленных, до баллонов, размером с освежитель воздуха), другие газы (водород - промышленный - не очень чистый, пропан-бутан - знаете, такой здоровый баллон литров эдак на сто, ), даже был небольшой баллон (20 литров) метана, огнетушители в ассортименте: насилу я нашел в этом завале баллон углекислоты, который оказался метр ростом и несмотря на его небольшую дистрофичность (диаметр - 20см) оказался довольно таки тяжелым, килограмм на 45-50 потянул. Поэтому, кое-как, в обнимку с прохладным баллоном, доковыляв до машины, я погрузил его в багажник, но он не влез стоймя, поэтому я положил его на бок (правда, на баллоне было написано что-то вроде "Хранить и перевозить только в вертикальном положении", но сработало русское "Авось доедем!"). И сразу же поехал до родной хаты, где в огромнейшем бардаке дожидалась своего часа экспериментальная установка для тестирования. Остальные узлы не были трудны в изготовлении, а материалы и инструменты не так уж редки, и можно было (для меня) всё без напряга найти или в крайнем случае взять попользоваться у какого нить чела, у которого подобной фигни много.

Итак: изготовление и тестирование

Продумав основную концепцию устройства, я так и не представил себе хотя бы примерное устройство. Пришлось пользоваться тем, что я до этого знал и что у меня было в наличии, потому как времени на раздумья и поиски не было. Поэтому и вышло - чем проще - тем лучше, в чем я преуспел до этого - тем и пользовался. Итак в качестве испарительной ёмкости было за час спаяно нечто наподобие ватерблока, только то и отличало его от ватерблока для водяной системы охлаждения, что верхняя его крышка представляла собой решето (чтобы углекислота лучше испарялась), подумав, я даже хотел совсем её снять, но только вот то и помешало это сделать, как разбрызгивание углекислоты в разные стороны, что очень сильно мешало и отвлекало. Поэтому, наскоро обколов по размерам блока кусок вспененной керамики из нейтрализатора авто, перед этим хорошенько протравленной в неслабом растворе серной кислоты, чтобы вытравить из керамической массы всякие осаждения, я вставил его в устройство, и, как потом уже убедился, оказалось очень кстати я это сделал: во-первых, углекислота не разбрызгивается, во-вторых, её требуется гораздо меньше, так как керамика как губка впитывает углекислоту и она быстрее испаряется и дольше держится оледеневшей, в-третьих, в крышке было прорезано большое отверстие, и крышка стала выполнять чисто декоративную роль. Далее и вовсе было принято решение заменить спаянный ватерблок на цилиндрический корпус

конденсатора, который, хотя и алюминиевый, который трудно паяется, но мне требовалась только плотная посадка подводящей трубки, а это было легко осуществимо при помощи вделанного в корпус штуцера, что было не так уж и проблематично. А так просто наливал в цилиндрик углекислоты и все было нормально. В качестве источника самой теплоты был сделан такой компактный резистор и сердечник, который резистором же и раскалялся. Резистор, сами понимаете - мощный, сердечник - толстый, потому, как резистор всё - же не 60 ватт, а на живом процессоре из-за новизны идеи испытывать было как-то страхово.

Мало ли что там может произойти. Но я думаю, что если бы я испытывал это на процессоре, все равно всё было бы в ажуре. Немного поиграв с токами и напряжением, я добился того, что в центре сердечника температура стабильно держалась в районе 90 градусов, я конечно понимаю, что это многовато, даже для резистора, но только так можно было проверить запас по температуре. Измерял темпу я мультиметром с термопарой, что гарантировало нормальную точность, да и за термопару я не боялся, потому как раньше ею я промерял всё, вплоть до 200-250 градусов, да и думаю, она бы выдержала все 500-700. А сам механизм действия таков - просто сливаем жидкую углекислоту в цилиндрик и ждем, пока пары над ней не исчезнут.





И все это время контролируем температуру по мультиметру, и как только она прекращает падать - фоткаем все это хозяйство веб-камерой, кстати, в отличие от жидкого азота куски замерзшей углекислоты не так холодны - по мультиметру - в районе минус 73-75 градусов стабильно. В недавнее время прокатывала бредовая идея - принести с балкона лёд, когда на градуснике минус 45, и пробовать со льдом, но льда много не натаскаешься, и везде эта вода – фигово, потом - на полу вода, везде вода... да и голыми руками хвататься за лёд с такой темпой не так уж приятно.

А с углекислотой - никакой мороки - все автоматом - сама замёрзла - сама оттаяла, и никакой жидкости... - лепота!!!. Ну вот и сами результаты - нижняя критическая точка при температуре сердечника 91 градус - 29.5 градусов - это, заметьте - самый хороший результат, было и 30 и 31, но все-таки - какой запас, думаю, при проце в 40-50 градусов, система охладилась бы до -10 - 0 Цельсиев, что более чем достаточно, даже для экспериментального разгона. А вот разгонять, уважаемые, я не пробовал, потому, как, повторюсь, не ставил углекислотную на комп. Может, кто из родных российских оверклокеров попробует эту фичу в охлаждении?? Как вижу, перспективная то шняжка!!!

И вот еще одна авторская примочка, правда, сфотографировать её не удалось, потому, как я её сваял в кабинете химии, там же она и осталась. А как раз на фоте нормальном плёнки нема оказалось, а так как время поджимало, то объясню все так... на словах, но могу поручиться, система работоспособна и проверена ещё во времена изобретения паровоза. И основана она на принципе холодной стены:

Принцип Уатта, или принцип охлажденной стенки. Предположим, что у нас есть два сосуда: А, содержащий воду при 100° С, и В, содержащий воду при 0° С. Пока они не сообщаются, упругость паров в них не одинакова: в В—4,6мм рт. ст., в А—760мм рт. ст. Но когда кран С открывается, пар из А поступает в В и там превращается в воду; поэтому пар в сосуде А не может иметь давления больше, чем в В. Происходит перегонка из А в В без увеличения упругости (пара в В) Можно сформулировать следующий принцип, установленный впервые Уаттом – "Если два резервуара, заключающие одну и ту же жидкость при различных температурах, соообщаются между собой, то в них устанавливается одинаковая упругость паров, равная максимальной упругости при более низкой из обеих температур"

Уатт воспользовался этим принципом для устройства своего холодильника: отработавший пар из цилиндра сам устремляется в холодильник и там конденсируется. До Уатта, в машине Ньюкомена, для конденсирования отработавшего пара впрыскивали в цилиндр холодную воду, при этом приходилось охлаждать не только сам цилиндр но прежде всего стенки цилиндра, без чего конденсация не происходила; между тем при следующем ходе поршня в охлажденный цилиндр впускался горячий пар, первые порции которого конденсировались на стенках до тех пор, пока цилиндр не приобретал температуры пара в котле. Отсюда ясно, как невыгоден был такой способ конденсации: он требовал большого расхода пара и большого количества холодной воды. То есть, лишнего расхода угля. Потому и до-уаттовские машины имели такой низкий КПД (0,3%). Уатт, в числе других улучшений паровой машины, придумал холодильник, основанный на открытом им "принципе холодной стены": пар сам покидает цилиндр, оставляя его стенки горячими, и конденсируется вне его, в холодильнике.

Есть такая любопытная физическая фиговинка, в интеллектуальных кругах называемая криофором. Для тех, кто в танке, объясню - прибор содержит 2 сосуда, соединённых трубкой, откуда откачан воздух, и в верхнем сосуде есть вода, в нижнем нет. Перелив воду в верхний шар, погружают нижний в охлаждающую смесь. Согласно "принципу холодной стены", над водою в верхнем сосуде должно установиться низкое давление того сосуда, который погружен в охлаждающую смесь. Под пониженным давлением вода закипает, но образующийся пар конденсируется в холодном нижнем шаре, и кипение происходит так энергично, что вследствие усиленной потери тепла на парообразование вода в верхнем шаре замерзает, хотя он и не окружен льдом.





И этим девайсом можно с успехом пользоваться для охлаждения компа, правда, недолгого (это еще смотря как девайс делать), но довольно таки быстрого и эффективного охлаждения камня. Правда, проверялся этот метод в кабинете химии всё тем же мультиметром и нагретым резистором. Но заявленная производительность, чуть меньшая, чем у углекислотного охлаждения - всего с 90 по Цельсию до 50-ти по нему же... но согласитесь, никакой кулер не даст вам такого падения за такой промежуток времени - при погружении одного шара криофора в сухой лёд, жидкость в другом замерзала через 2 минуты... Итак, существуют вроде бы как обыденные способы, но если их применять по-новому, то там может быть все что угодно!

Outro:

Теперь тебе есть, над чем поразмыслить... А я пойду доделывать и доводить до кондиции системы охлаждения... Ждите новых углекислотных опытов и девайсов!!


Эта статья участвовала в нашем первом конкурсе и автор получил приз – мышь Microsoft IntelliMouse.

Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал
рейтинг: 4.1 из 5
голосов: 15

Популярные новости

Сейчас обсуждают