Технологии охлаждения с применением микрофорсунок: для самых компактных устройств

Пока действует закон Мура, процессоры и прочие микросхемы становятся все производительнее, компактнее и горячее. Уменьшение размеров позволяет помещать производительные чипы внутрь компактных устройств. Могли ли мы представить пять лет назад, что вычислительная мощь сегодняшних карманных компьютеров размером с колоду карт достигнет уровня используемых тогда настольных систем? Я думаю, что если кто и был способен на это, большинство себя подобными мыслями не обременяло.

Очевидно, что проблема охлаждения портативных устройств стоит не менее остро, чем в случае с настольными системами. Одна из причин, по которой разгон ноутбуков не достиг сколько-нибудь заметных высот – тот факт, что эффективное охлаждение в ограниченных габаритах предусмотреть достаточно сложно. Кроме того, мощная система охлаждения требует и адекватного питания, что дополнительно сокращает срок работы системы от батареи без подзарядки.

Похоже, что вслед за тепловыми трубками, в ряды систем охлаждения портативных устройств скоро вступят еще две технологии, предложенные американскими учеными. Обе они основаны на использовании диафрагменных насосов и микрофорсунок. Одна из них называется "синтетические форсунки" (synthetics jets), вторая - vibration-induced droplet atomisation (VIDA), что по-русски может звучать как "вибрационное капельное распыление".

Традиционные воздушные кулеры имеют несколько классических недостатков. Например, воздушные потоки в большинстве радиаторов не создают достаточной турбулентности, чтобы "расшевелить" прилегающие к радиатору слои горячего воздуха. Подобный "застой" снижает эффективность охлаждения. Кроме того, обычные вентиляторы имеют "мертвую зону" под центром ротора, когда горячий воздух "запирается" в радиаторе.

Устранить подобные недостатки призваны искусственные массивы форсунок. Эффективность подобных устройств должна быть в два-три раза выше, чем у обычных кулеров, уровень энергопотребления на две трети ниже, а компактные размеры вообще можно считать главным достоинством.

Принцип устройства такой системы охлаждения чем-то напоминает конструкцию акустического динамика. Пористый материал с микрофорсунками "прокачивается" воздухом при помощи мембранного насоса, совершающего до 200 колебаний в секунду. Пульсирующие струйки воздуха формируют локализованные турбулентные потоки, которые эффективно охлаждают радиатор. По сути, массивы микрофорсунок должны заменить собой вентиляторы в малогабаритных системах охлаждения. Объем пропускаемого через форсунки воздуха на 70% ниже показателей вентиляторов, но их эффективность выше из-за создаваемой турбулентности, разрушающей "застойные" слои горячего воздуха в пограничных с радиатором областях. Кроме того, от использования медных радиаторов можно будет в некоторых случаях отказаться в пользу алюминиевых, что дополнительно снизит себестоимость.

Тем не менее, эффективность этой технологии может быть недостаточна для охлаждения устройств с тепловыделением свыше 100 Вт на квадратный сантиметр. Для этого случая предусмотрена технология вибрационного капельного распыления, которая объединяет достоинства форсунок и тепловых трубок. Принцип действия такой – через аналогичный массив микрофорсунок в закрытую медную камеру прокачивается с высокой скоростью жидкость. Распыленная жидкость формирует тонкую пленку на поверхности металла, забирая тепло и испаряясь. Конденсируясь в холодной области, жидкость отдает тепло и направляется в диафрагменный насос для повторного использования. Подобное устройство может охлаждать компоненты с уровнем тепловыделения до 420 Вт на квадратный сантиметр и выше.

Габариты форсунковых кулеров могут достигать незначительных величин: демонстрируемые прототипы имели форму цилиндра с диаметром 50 мм и высотой 20 мм. Предполагается, что по своей эффективности данные технологии не будут уступать знаменитым тепловым трубкам.

Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал
рейтинг: 1.0 из 5
голосов: 1

Возможно вас заинтересует

Сейчас обсуждают