Тепловая трубка своими руками, дома, "на коленке". Часть вторая

В апреле этого года на сайте была опубликована статья – Тепловая трубка своими руками, дома, "на коленке". В ней я описывал свои эксперименты по созданию бесшумного, пассивного процессорного кулера на тепловой трубке. Точнее, на эффекте термосифона. В статье не было испытания кулера на реальном процессоре. Были только испытания на макете. В этой статье я восполню этот пробел.

Но сначала необходимо напомнить, о чем идет речь. Впервые термин "тепловая труба" был предложен Гровером Г.М. и использован в описании к пат. США 3 229 759. Тепловая трубка – это устройство, теплопроводность которого в сотни раз превышает теплопроводность меди. Непосредственным предшественником тепловой трубки был термосифон. Рассмотрим принцип его работы. Устройство, представляет из себя вертикально расположенную трубку, запаянную с двух концов. Внутри трубки небольшое количество жидкости. При подводе тепла к зоне испарения (нижняя часть трубки) жидкость переходит в пар, давление насыщения паров в этой зоне резко повышается, пар движется вверх в зону с меньшим давлением, отводя тепло. В верхней части трубки конденсируется, выделяя при этом тепло, и стекает по стенкам вниз. Необходимым условием работы является отвод тепла от зоны конденсации. Недопустим также перегрев в зоне испарения – может наступить кризис кипения (вся жидкость испарится) и теплопередача пойдет по стенкам термосифона.

Особенностью этой системы является возврат конденсата под действием гравитации. Поэтому термосифон может работать только тогда, когда зона конденсации находится выше зоны испарения. Для возврата конденсата в зону испарения при любой ориентации системы потребовалось заменить гравитацию чем-то другим. Это и было осуществлено при изобретении тепловой трубки. В качестве сил поднимающих конденсат против сил гравитации, были использованы капиллярные силы, возникающие при смачивании рабочей жидкостью капиллярно-пористого материала – фитиля.

В моем случае конструкция системы такова, что зона конденсации выше зоны испарения, поэтому фитиль я не использовал. Так, что правильно будет называть кулер не тепловой трубкой, а термосифоном.

Теперь несколько слов о теплоносителях, используемых в тепловых трубках. В зависимости от интервала температур используют самые различные вещества, приведенные к жидкой фазе – от сжиженных газов до металлов: гелий (-271 ... -269°C), аммиак (-60 ... +100°C), фреон-11 (-40 ... +120°C), ацетон (0 ... +120°C), вода (30 ... 200°C), ртуть (250 ... 650°C), натрий (600 ... 1200°C), серебро (1800 ... 2300°C)

Жидкость для использования в кулере, на мой взгляд, должна иметь температуру кипения 30-40 градусов. Такая температура кипения воды может быть получена при давлении значительно ниже атмосферного. Но у меня нет вакуумного насоса. В предыдущей статье я описывал попытку получить вакуум в термосифоне при помощи кипячения. Ход мысли следующий: наливаю в трубку воду, довожу до кипения, пары кипящей воды вытесняют воздух, перекрываю специально предусмотренный кран, по законам физики должен получиться вакуум. А результат контролирую по манометру.

Опыты прошли успешно, но таким методом мне удалось получить разряжение, при котором температура кипения воды равнялась 45 градусам Цельсия. Мне показалось, что это слишком много. Тогда я применил ацетон. Температура кипения его при атмосферном давлении – 56 градусов. Для снижения температуры кипения я применил такую же процедуру с кипячением. Испытания на эмуляторе процессора прошли успешно, но с испытаниями на реальном "железе" произошла задержка. В этой задержке целиком и полностью виновата моя лень. А я совершенно не при чем. В моем распоряжении был только один компьютер, а разбирать его страшно не хотелось. Теперь, после приобретения нового "железа", я решил опробовать уже давно готовый кулер на старом компе.

Кратко напомню его конструкцию. Медный теплосъемник, размером 55 на 55 на 12 миллиметров. С фрезерованными канавками.

Фото1. Теплосъемник – зона испарения

Для удобства сборки-разборки кулера для заправки применено резьбовое соединение. В сантехнических магазинах эта штука называется "американка"





Фото2. Зона испарения

Зона конденсации изготовлена из алюминиевого радиатора от мощного диода. Случайно куплен на "радиорынке". Размеры 110 на110 на 100 мм. Площадь поверхности около 2000 квадратных сантиметров.

Фото3. Радиатор.

Фото4. "Выфрезерованная" зубилом зона конденсации

Фото5. Зона конденсации в сборе.

А теперь все это в сборе. Соединения загерметизированы нейтральным герметиком. На пластине, закрывающей зону испарения, смонтирован кран "Маевского" для стравливания воздуха. Так же предусмотрен манометр для контроля разряжения внутри термосифона. Манометр я слегка модернизировал. Разобрал и подогнул коромысло. Теперь стрелка манометра указывает на 4атм, принимаем эту точку за начало отсчета.

Фото6. Процессорный кулер на эффекте термосифона. Фас

Фото7. Процессорный кулер на эффекте термосифона. Три четверти.

Сначала заправляю кулер. Для этого раскручиваю резьбовое соединение, заливаю в теплосъемник ацетон. Так, чтобы он заполнил все канавки. Собираю. Теперь заматываю полотенцем радиатор-конденсатор, для теплоизоляции, и подношу теплосъемник к зажженной газовой конфорке. Начинаю "тепловую обработку". Если радиатор не теплоизолировать на время кипячения, то процедура сильно затянется. Ацетон, испаряясь, тут же конденсируется, охлаждая зону испарения и не получается интенсивного кипения. Для достижения максимума разряжения необходимо, чтобы пар интенсивно, со свистом вырывался из крана. В это время манометр показывает повышенное давление в системе. После стравливания воздуха и охлаждения устройства, манометр зафиксировал понижение давления. Для контроля жду сутки. Манометр повышения давления не показал. Утечек нет. Можно приступать к тестам.

Постоянные читатели моей персональной странички знают о моем пристрастии к самодельным компьютерным корпусам. Но специально для проверки таких устройств я приобрел стандартный корпус. Все-таки большинство людей пользуется стандартными корпусами и им будет интереснее и ближе устройство, которое подходит именно для таких корпусов.





Тестовая конфигурация:

  • Процессор - Athlon XP, Barton, 2500+
  • Материнская плата - Asus A7N8-X
  • Видеокарта - Radeon 8500
  • Память - 512Mb Hynix DDR400
  • Винчестер - Samsung 160Gb
  • Блок питания - PowerMan 420w , временно восстановленный после предыдущей статьи.

Собираем все это железо в корпус, в верхней крышке которого предварительно вырезаю "окно". Уняв дрожь в коленках, включаю. Компьютер начинает грузиться…

Фото8. Загрузка.

Никак не могу дождаться, когда можно будет посмотреть температуру проца. Да, ради таких моментов стоит жить! Температуру буду смотреть утилитой, идущей в комплекте с материнкой – Asus PC Probe V2.19.07. Утилита показывает 32 градуса. Кулер работает абсолютно бесшумно.

Чтобы выяснить температуру процессора при минимальной загрузке, почитал сохраненные статьи, удалил старые. Все это заняло примерно час. Температура процессора поднялась до 35 градусов. После этого я загрузил процессор 3DMark03.

Фото9. 3DMark03.

Погоняв тест с полчасика – проверил температуру. Температура поднялась до 45. Вполне терпимо. Хотя после водянки кажется великовато. Кручу тест дальше. Гонял тест четыре часа, с перерывами на замеры температуры. Она осталась в пределах 46-48 градусов. Теплосъемник при этом на ощупь был горячим, а радиатор зоны конденсации немного теплым. Температуру я не мерил по причине того, что все три своих мультиметра (с возможностью замера температуры) DT-838 я вмонтировал в панель управления своего второго компа, а разбирать все это хозяйство страшно не хотелось.

Теперь разгон. Материнка относительно старая и процессор рекордов не бьет. Поэтому разгон не очень впечатляет, даже наоборот – FSB 200 , множитель 11, Vcore 1,7. Покрутил еще час 3DMark03. Температура поднялась до 59 градусов. Конечно, это укладывается в дозволенные пределы, но многовато. Это при комнатной температуре 21 градус. Что же будет летом? Попробую поставить 80мм вентилятор на обдув зоны конденсации.

Фото10. Кулер с обдувом.

С вентилятором температура понизилась. Но понижалась довольно медленно, больше 40 минут. Видимо сказывается инерционность системы, толсты стенки зоны конденсации. Теперь под нагрузкой 3DMark03, температура процессора понизилась до 45 градусов.





Выводы:

  • Для разгона, без обдува, площадь поверхности радиатора слишком мала
  • Без разгона эксплуатировать систему вполне возможно.

Приговор кулеру, статье и мне вынесут в соответствующей ветке конференции.

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: 4.3 из 5
голосов: 67

Теги



Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают