Теплоотводящие трубки своими руками

Тепловая трубка. Кто сам делал и использовал, поделитесь.

Уважаемые коллеги! У кого есть опыт самостоятельного изготовления и эксплуатации тепловых трубок из меди? Термосифонного типа ( для простоты). Вакуумный насос, горелки и прочее-в наличии. Требуется готовое решение ТТ для использования в системе солнечного отопления.

Если трубки хеатпайп нужны только для отвода тепла, то яб не стал заморачиваться, а просто сделал бы из обычных медных, пустил бы туда водичку(антифриз) и через насос для аквариумов сделал бы циркуляцию, а тепло реализовывал через радиатор отопителя автомобильной печки(а если планируется конструкция с тепловым насосом, то отводить тепло на испаритель). Хеатпайп оправдывает себя в космосе где отсутствует гравитация.

У меня в компе прекрасно работает охладитель на ТТ. Правда, трубки, мелкие, не как для солнечного отопления. Благодаря этому оставил всего один вентилятор и тот на 1/3 от полной скорости вращения.

Хотелось бы найти конструкцию ТТ большого габарита и приличной мощности. Знаю, что эффективность у них гораздо больше, чем у обычных Солн. коллекторов. Привлекает работа ТТ при минусовых температурах за бортом.

Рабочее тело в тепловой трубе должно кипеть в горячем конце и конденсироваться в холодном.
Для работы в разных положениях внутри ТТ укладыват капиллярную структуру. В Вашем случае рабочим телом должен быть фреон, но диапазон рабочей температуры будет весьма узким, в конце-концов Вы придете к кондиционеру, способным «перекачивать» тепло в 2 стороны. ИМХО.

Для опыта взял нерж. гофру длиной 1 метр. С одной стороны заглушка на 0.5 дюйма, с другой-шаровый кран. Запакованы на нить ЛОК. и прокладка паронитовая на заглушку. В трубку заливал воду, 10-15% от внутреннего объема трубки. Приоткрывал кран и ставил на газовую плиту. Через минуты 4-5 можно было чувствовать рукой, как поднимается температура вверх по трубке до конца с краном. Как только появлялся пар, тут же закрывал кран и снимал с огня. Для эксперимента сразу же после нагрева и закрытия крана охлаждал всю трубу под холодной водой. При встряхивании трубки внутри ее появлялся звук, похожий на перемещение ледяных шариков. Наверное, там они и получались. Максимальная температура на расстоянии 1 метр была 70 градусов. Рукой не удержать. Повторял опыт несколько раз в течение 1 часа. Результаты такие же. Можно сделать вывод, что даже такой простой девайс работает. На утро разряжение в трубе ушло. Понятно, что для эти целей предпочтительней сварка. Несколько фото для форумчан. Спасибо за советы, буду пробовать дальше. У кого есть опыт самостоятельного изготовления вакуумного коллектора из медных трубок, прошу поделиться.

Источник

Тепловая трубка своими руками, дома, «на коленке»

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей.

реклама

Меня здорово смутила сложность изготовления прибора. Не токарные работы (есть у меня знакомые виртуозы резца и суппорта), а необходимость в хорошем вакуумном насосе. Где его взять, я не представлял. Но все равно почему-то очень захотелось сделать тепловую трубку. Сразу делать, сложный девайс я не стал. Мне было интересно: можно ли сделать тепловую трубку в домашних условиях, как говорится, «на коленке». Вакуумного насоса у меня нет. Исходя из этого ограничения и выбиралась методика изготовления.

Итак, я приступил к проектированию опытного образца. Образец делался для проверки возможности получения вакуума путем кипячения. Я взял медную трубку диаметром 20 мм. С одного конца на трубку я напаял медную пластину толщиной 1мм. Это будет зона испарения. Пластина будет прилегать к эмулятору процессора. С другого конца я припаял резьбу 0,5 дюйма. Сделано это для привинчивания к тепловой трубке через тройник манометра и крана «Маевского».

Манометр я слегка модернизировал. Разобрал и подогнул коромысло. Теперь стрелка манометра стала стоять на 4атм, принимаем эту точку за начало отсчета. И я думаю, если давление в трубке, после моих манипуляций, станет ниже атмосферного, то стрелка отклонится влево, и я узнаю, насколько глубокий вакуум получился в трубке.

Кран «Маевского» ставится на батареи отопления, для стравливания из них воздуха. На фото это небольшая белая штука с винтом посредине. Перекрывается этим же винтом.

Ход мысли следующий: наливаю в трубку теплоноситель, (опыты проведу с водой), довожу до кипения, пары кипящей воды вытесняют воздух, перекрываю кран, по законам физики должен получиться вакуум. А результат контролирую по манометру. Вся эта сантехническая ботва рассчитана на давление 10 атмосфер, и я не думаю, что что-то не выдержит.

После перекрытия крана стрелка медленно поползла влево. Трубка была очень горячая, и я поместил ее под холодную воду. Стрелка прибавила скорости. Остановилась стрелка на 1,1 атмосферу ниже. А это значит, что в трубке вышел вакуум глубже, чем в космосе. Это, конечно, шутка. Погрешность измерений. Но, тем не менее, душу греет.

реклама

Теперь надо разработать радиатор на зону конденсации, стенд для эмулирования тепловой нагрузки процессора и вперед, тестировать на пригодность для оверклокинга.

Для экспериментальной тепловой трубки требуется и экспериментальный стенд. Я не знал, получится ли у меня изготовить в домашних условиях трубку, подходящую для оверклокинга. Поэтому постарался, по возможности, снизить финансовые затраты на эксперименты. Если мне понадобился стенд, эмулирующий тепловую нагрузку процессора, то решено было его сделать из материалов, найденных в кладовке.

Материалы: латунный кубик примерно 1,5 на 1 на 1,5 см, обрезок керамической плитки, четыре винта М4, длинной в среднем 40мм, паяльник. Конструкция стенда понятна из фотографий.

Принцип работы примитивно прост. В кубике латуни просверлено отверстие, в котором при помощи стопорного винта закреплено жало паяльника. Паяльник нагревает латунный кубик, площадь стороны которого, примерно равна площади ядра Barton. Мощность 100-ваттного паяльника немного больше мощности, которую выделяет разогнанный процессор (разогнанный Barton потребляет, по некоторым данным, около 85 Вт, 15 запас на будущее). Мне кажется все логично. Перед тестированием в прорезь в кубике помещу термопару 1 для измерения температуры «процессора», термопара 2 будет измерять температуру зоны испарения. Сможет ли мое детище остудить это чудо техники?

Для изготовления зоны конденсации приобрел такую вот монструозную штуку.

Размеры 110 на110 на 100 мм. Площадью поверхности около 2000 квадратных сантиметров. Трубка превращается в трубищу. Сигареты сняты для сравнения размеров. Справится с камнем или нет?

Вспомнив о том, что изначально статья называлась «Тепловая трубка, сделанная на коленке», я не стал отдавать радиатор на завод фрезеровщику. Решил попробовать сделать все сам. Нашел в своих инструментальных развалах сверло диаметром19мм, метчики на 0,5 дюйма, наточил зубило. Результат на фото. Коряво, но за счет корявости увеличивается площадь соприкосновения пара и радиатора.

Боковые отверстия предназначены для крана Маевского и манометра.

реклама

Просверлены сверлом 19 мм, после чего в них нарезана резьба 0,5 дюйма. Зону конденсации насверлил сверлом и поддолбил зубилом. Алюминий острым зубилом снимается довольно легко.»Выфрезерованную» часть закрывает пластина с накрученной резьбой – удлинитель с контргайкой. Пластина к радиатору крепится на саморезах. Соединения я, по глупости, герметизировал силиконовым герметиком, на кислотной основе, мог бы догадаться прочитать инструкцию по применению к герметику. В результате изделие перестало держать вакуум. Я долго не мог понять, в чем дело? Оказывается, на баллоне написано «не совместим с алюминием, медью. » Да, инструкции надо хотя бы иногда читать!

Приобрел нейтральный герметик. ПРОЧИТАЛ инструкцию. С алюминием и медью совместим. Загерметизировал.

С перепугу сделал новый, паянный теплосъемник. Медное основание взял от пробитого диода высокой мощности. Насверлил кучу отверстий диаметром 4,5 мм. Конечно не насквозь, а на глубину 11мм. До «насквозь» осталось 3мм. Сделано это для увеличения площади теплоотдачи. Остальные части нашел в своих «плюшкинских» запасах. Развальцованную, латунную трубку и часть прецизионного конденсатора.

реклама

Медное основание грел на газовой плите. Паял припоем ПОС-61, с флюсом ФГСП. Паяльник использовал мощностью 100 Вт. Получилось что-то похожее на гранату из «звездных войн».

Для объективности тесты провожу в сравнении с кулером Volkano 7+, но с вентилятором, работающим от 5 В. Пять вольт из соображений тишины. Вряд ли у меня хватит терпения слушать этот вентиль на 12-ти вольтах. А если серьезно, вулкан на 12 В мощный куллер, а моя система все-таки пассивная. Думаю немного уровнять шансы.

Приторачиваю к стенду сначала вулкан.

реклама

Включаю. И тут происходит неожиданная ситуация. Температура муляжа процессора начинает резко расти:

Время (мин) Темп. муляжа проц.
0 21
5 76
10 95
15 102

После чего температура стабилизировалась на уровне 99-102 градуса. Ждал один час. Никаких изменений. Почему один из самых мощных кулеров не смог охладить мой муляж процессора? Возможно, я слишком заглубил термопару? Но она находится в углублении, заподлицо с поверхностью. Углубление заполнено термопастой КПТ-8. Возможно, сказывается разница в толщине. Процессор- пару миллиметров кремния вместе с подложкой, а у меня 1,5 сантиметра латуни. Так же мощность паяльника, нагревающая муляж процессора – 100 Вт. В общем, стенд получился мало похожим на оригинал. Ничего. Сравним тем, что есть. Не статья, а какая то примерочная. Все примерно, на глазок, без расчетов. Но цель статьи – доказать возможность изготовления пассивного кулера на эффекте тепловой трубки, в домашних условиях.

А теперь тот же стенд, но с моим монстром.

реклама

Время (мин) Темп. муляжа проц.
0 22
5 77
10 88
15 93
20 100
30 114

Дальше температура в течение часа изменялась от108 до115 градусов. Не так уж плохо. Проигрыш вулкану небольшой. И это «самоделка на коленке», без расчетов, из подножных материалов.

В предыдущих тестах я выяснил, что изготовленная мной конструкция по эффективности совсем немного уступает кулеру Volkano 7+ c вентилятором, включенным на 5 вольт.

реклама

Путем кипячения мне удалось понизить давление в т. трубке, при котором вода в ней закипает при температуре 45 градусов. Возможно и ниже, я сужу на слух. При этой температуре в трубке начинает раздаваться пощелкивания. Мне кажется, что если снизить температуру кипения теплоносителя, то эффективность моего кулера возрастет. Вакуумного насоса у меня нет. Поэтому снизить температуру кипения теплоносителя я могу только заменой теплоносителя.

Через две недели после вышеописанных событий я решил сравнить воду и ацетон. Температура кипения ацетона при нормальном атмосферном давлении 56 градусов Цельсия. По старой схеме залью ацетон в трубку, теплоизолирую ее, нагрею на газовой плите до кипения, потом закрою кран Маевского. Чтобы исключить ошибки, я сначала протестирую трубку с водой, а потом с ацетоном и, конечно, с вулканом7+ с питанием вентиля 5 вольт.

Тестирую на все том же своем бюджетном стенде. Нагреваю его паяльником 100 Вт.

реклама

Начинаю с Volkano 7.

Время (мин) Темп. муляжа проц.
0 21
5 76
10 95
15 102

Дальше температура колебалась около 102 градусов. Напоминаю, конструкция моего стенда далека от реальности, поэтому такие температуры. Поэтому я сравниваю эффективность трубки с кулером вулкан относительно.

Теперь на стенде тепловая трубка с водой

Время (мин) Темп. муляжа проц. Темп. испарителя
0 21 21
5 61 54
10 88 72
15 95 72
20 98 77
25 108 78
30 107 79
40 108 79

Дальше температура колебалась в пределах 105-109 градусов в течении 40 минут, потом я прекратил тест.

Следующим номером программы идет заправка т.трубки ацетоном. Я слил из трубки воду, залил ацетон, теплоизолировал зону конденсации(здоровенный радиатор см. фото) а дальше нагрел зону испарения на газовой плите. Как только из крана Маевского стали со свистом вырываться пары ацетона, и радиатор сильно нагрелся, я отверткой перекрыл кран. Судя по показаниям манометра (фото 2), разряжение в трубке получилось, а значит, и температура кипения ацетона, снизилась. Все эти процедуры прошли намного быстрее, чем с водой. Вся заправка трубы ацетоном заняла примерно 15 минут.

Собираем стенд и вперед.

Время (мин) Темп. муляжа проц. Темп. испарителя
0 21 21
5 64 47
10 88 72
15 94 67
20 100 67
25 100 71
30 100 69
40 100 71
50 100 69
60 100 71

И далее также в течение еще 40 минут, дальше надоело.

Производительность тепловой трубки на ацетоне, с пассивным охлаждением, оказалась немного выше производительности кулера Volkano 7+ на 5-ти вольтах. Также температура зоны испарения при использовании ацетона ниже, чем с водой в среднем на 6-8 градусов. А это тоже должно отразиться на реальной температуре процессора.

К сожалению, конструкция данной т.трубки плохо приспособлена для реальных тестов на настоящем оборудовании. Боюсь расколоть процессор. Да и разбирать систему водяного охлаждения не хочется. Пойду другим путем: изменю конструкцию т.трубки для реальных условий.

Что же, пора приступать к проектированию корпуса компьютера с пассивным охлаждением.

Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Источник

Тепловые трубки своими руками

С каждым апгрейдом и последующим разгоном компьютера вместе с тепловыделением процессоров росло мое недовольство стандартными системами охлаждения. Воздушные кулеры меня уже давно перестали устраивать из-за недостаточной производительности и неприемлемых шумовых характеристик (несколько минут послушав рев TT Volcano 7+, я отнес этого монстра друзьям, давшим мне его потестировать).

реклама

Шум для меня вообще критичен, так как я сплю в той же комнате, где стоит компьютер, всю ночь занятый рендерингом. Самодельная система водяного охлаждения могла дать неплохие результаты, но, во-первых, для электропитания помпы пришлось бы использовать дополнительную розетку, во-вторых, в и без того крайне плотно заполненном пространстве системного блока нужно было бы разместить кучу трубок (ухудшение и без того плохой вентиляции), в-третьих, расширительный бачок с помпой и немалый радиатор не могут влезть внутрь моего корпуса и будучи установлены рядом, сильно уменьшили бы пространство на рабочем столе и смотрелось бы довольно неэстетично, в-четвертых, вибрации и низкий гул аквариумной помпы, практически незаметные днем, ночью становятся просто невыносимыми (проверено на опыте неудачной попытки завести рыбок), ну и в-пятых, себестоимость такой системы, судя по форумам, может достигать 60$, а то и 80$. Постепенно сформулировались следующие требования к системе охлаждения:

Казалось бы, такую систему изготовить в принципе невозможно, но решение нашлось – это тепловые трубы (ТТ), которым на всех форумах по разгону компьютеров и системам охлаждения уделяется крайне мало внимания (иногда в интернете встречаются самодельные испарительные системы охлаждения с пузырьковым кипением рабочей жидкости, которые называются тепловыми трубами, но таковыми не являются и имеют с ними мало общего, а скорее напоминают термосифоны 19 века).

Подобная завеса молчания на самом деле весьма удивительна, если вспомнить об их характеристиках. При малых габаритах, отсутствии внешних источников питания и абсолютной надежности (ломаться просто нечему) ТТ обеспечивают высочайшую эффективность и полную бесшумность. Естественно речь идет о тепловой трубе в ее современном виде. Отлично, такой «кулер» полностью подходит по пяти пунктам требований к системе охлаждения, но остался третий пункт. На разработку конструкции, которую возможно изготовить дома, цена которой не превысит 40$ и материалы для которой будут доступны, у меня ушло много времени. Результат же превзошел все ожидания – стабильный разгон при пассивном охлаждении. ТТ я считаю пассивной системой, поскольку она не имеет механических движущихся частей и не требует внешних источников питания (для работы используется сама отводимая энергия).

В этой статье я расскажу об основных этапах разработки и подробно опишу увлекательный процесс изготовления ТТ. К сожалению, в процессе изготовления я не делал фотографий за неимением цифрового фотоаппарата, поэтому у меня нет возможности проиллюстрировать все этапы фотографиями, надеюсь, что сделанные мной рисунки смогут полноценно их заменить.

2.1. Что такое тепловая труба

Если говорить научным языком, тепловая труба (ТТ) – это замкнутое испарительно-конденсационное устройство, предназначенное для охлаждения, нагрева, или терморегулирования объектов. Впервые термин «тепловая труба» был предложен Гровером Г.М. и использован в описании к патенту США 3 229 759 (02.12.1963, Комиссия по атомной энергии США) и в его статье «Устройство, обладающее очень высокой теплопроводностью». Перенос тепла в ТТ осуществляется путем переноса массы теплоносителя, сопровождающегося изменением его фазового состояния (обычно испарение рабочей жидкости и ее последующая конденсация).

Если взять обычную металлическую трубку, налить в нее немного воды, практически полностью откачать из нее воздух (это очень важно, не откачанный воздух будет мешать парообразованию и быстрому движению пара), и герметически закрыть ее с обеих сторон, то мы получим простейшую тепловую трубу, которая называется термосифоном, и идеально работает при вертикальном расположении. Термосифон работает так: к нижнему концу (зона испарения) подводиться тепло, вода начинает испаряться без пузырькового кипения (это тоже очень важно, потому что при кипении на стенках ТТ возникают пузырьки, которые затрудняют отвод образующегося на греющей поверхности пара через толщу фитиля, и, следовательно, ограничивают мощность теплопередачи), поглощая при этом большую энергию, пар поднимается по трубе к холодному концу (зона конденсации), конденсируется, отдавая энергию, и в виде воды стекает по стенкам трубки вниз. Так как скрытая теплота фазового перехода у многих веществ достаточно высока, обеспечивается высокая плотность теплового потока. Термосифоны могут работать, если зона испарения находится ниже зоны конденсации, поэтому область их применения ограничена.

реклама

Первые термосифоны применялись для выпечки хлеба в Америке в 19 веке. Нижний конец трубы подогревался в топке, а верхний конец был соединен с камерой, в которой выпекался хлеб. Благодаря тому, что ТТ и термосифоны обладают термостабилизирующими свойствами, хлеб никогда не пригорал.

6 июля 1944г в США был зарегистрирован патент №2350348. Автором изобретения был Гоглер, сотрудник американской фирмы General Motors. Как указывал автор, целью изобретения было «. обеспечение поглощения теплоты, или, другими словами, испарение жидкости в точке, лежащей выше области конденсации или зоны отвода теплоты, без дополнительных затрат на подъем жидкости от уровня конденсатора». Для возврата жидкости из зоны конденсации в зону испарения была предложена капиллярная структура. То есть Гоглер изобрел тепловую трубу, которая могла работать в любом положении и иметь любую форму.

В октябре 1973г в Штутгарте прошла первая международная конференция по тепловым трубам, после которой они получили общее признание.

2.3. Некоторые характеристики ТТ

В настоящее время более эффективного устройства для передачи тепловой энергии, чем ТТ, не существует. Цилиндрическая ТТ с водой при t =50 o С будет иметь теплопроводность в сотни раз больше чем у меди. ТТ на литии при t =1500 o С В осевом направлении может передать тепловой поток до 25квт/см2.

Современные ТТ имеют следующие характеристики:

По виду теплоносителей различают металлические (калий, натрий, цезий и т.д.) для очень высоких температур, и неметаллические (вода, аммиак, ацетон, фреоны и т.д.) для низких и средних температур, к области которых относится и диапазон допустимых температур процессора. Для возврата конденсата в зону испарения могут использоваться гравитационные, капиллярные, центробежные, электростатические и т.д. силы.

Важно отметить, что ТТ начинает работать при любом перепаде температур на ее концах, это значит, что она будет отводить тепло от процессора, нагревшегося до 60 градусов даже если ее другой конец будет иметь температуру 59 градусов. Невысокий коэффициент теплоотдачи (мощность, отводимая с одного квадратного метра поверхности, при условии, что ее температура на один градус выше температуры окружающей среды) пассивного радиатора (он применяется, т.к. абсолютно бесшумен) на холодном конце ТТ снизит допустимую температуру окружающей среды, но не намного.

Наиболее современный и распространенный тип тепловой трубы – ТТ Гровера – состоит всего из трех элементов: корпус, рабочая жидкость, КПМ (капиллярно-пористый материал).

Сечение – круглое или прямоугольное. Минимальный диаметр ТТ должен быть таким, чтобы внутренний диаметр зоны транспорта пара исключал действие капиллярных сил, т.е. чтобы паровой канал не превратился в капиллярный; максимальный – принципиальных ограничений не имеет. Материал – обычно используют нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы, медь, стекло, бронзу; пластмассы (гибкие ТТ), керамику (высокотемпературные ТТ).

реклама

Капиллярно-пористый материал (фитиль):

КПМ обеспечивает перемещение жидкости из зоны конденсации в зону испарения и равномерно распределяет ее по всей зоне испарения. Требования к КПМ противоречивы, необходимые параметры подбирают, исходя из конкретной ситуации.

реклама

Совершенно очевидно, что все металлические части ТТ должны быть изготовлены из меди, ввиду ее отличной теплопроводности, простоты обработки точением, химической пассивности и просто хорошему внешнему виду. Изготовить единую ТТ из одного куска меди дома невозможно (как выяснилось, достать нужный для этого кусок меди тоже невозможно), поэтому пришлось разбить ее конструкцию на три части: зона испарения, зона конденсации и соединяющий их корпус.

С самого начала было ясно, что труба должна контактировать непосредственно с процессором через тонкий слой термопасты. Системы, используемые в ноутбуках, в которых между двумя медными пластинами зажимаются ТТ, и уже пластины контактируют с процессором, недопустимы, так как обеспечить хороший контакт между пластинами и ТТ практически невозможно. Таким образом, было решено, что зона испарения будет выполнена из единого куска меди, ее торцевая часть будет притерта для лучшего контакта с процессором, а стенки должны быть достаточно толстыми для обеспечения теплоотвода через всю поверхность испарительной зоны.

реклама

Корпус решено было изготовить из медной трубки диаметром 30 мм. Единственная функция корпуса в моей системе – соединение испарительной и конденсационной зон, поэтому никаких особых требований к нему не предъявлялось.

3.3. Зона конденсации

Зона конденсации – самая сложная часть всей системы. Она должна эффективно отводить тепло, полученное при конденсации пара. Было решено применить пластинчато-ребристый радиатор, то есть состоящий из большого числа тонких пластин.

Эффективность ребра зависит от его площади и температуры, у моих ребер форма и площадь одинаковы, а из теоретических сведений о ТТ известно, что зона конденсации имеет изотермическую поверхность (поверхность с одинаковой температурой во всех точках, постоянство температуры получается благодаря тому, что при переходе пар – жидкость выделяется энергия в виде тепла и температура не меняется, а пар конденсируется равномерно по всей поверхности зоны конденсации), это значит, что радиатор будет иметь одинаковую эффективность ребер на всей длине. Таким образом, максимальная отводимая мощность линейно зависит от длины зоны конденсации. Очевидно, что зона конденсации должна быть конструктивно совмещена с пластинчато-ребристым радиатором, проще говоря, ребра должны быть нарезаны прямо на трубе, это наиболее простая и эффективная (тепло без посредников отводится с зоны конденсации в воздух) конструкция.

3.4. Рабочая жидкость

реклама

В качестве рабочей жидкости была выбрана дистиллированная вода. В принципе, можно было использовать ацетон, но вода привлекает большей теплоемкостью и большей скрытой энергией парообразования, кроме того, я не уверен, что ацетон не будет взаимодействовать с неметаллическими частями ТТ, к тому же он кипит при низкой температуре (всего 56 градусов при атмосферном давлении, а в вакууме еще меньше) и в нем может начаться процесс пузырькового кипения, что, как мы помним, сильно ограничит перенос тепла в трубе. «Цветение воды» полностью исключено, так как в трубке будет полная темнота и вакуум.

Честно говоря, чтение статей о материале фитилей для ТТ повергло меня в уныние. У двух моих знакомых именно на этом этапе закончились попытки сделать ТТ для охлаждения процессора. Дело в том, что повсеместно рекомендуется изготавливать фитили из спеченных металлических порошков (меди, титана, никеля) с размерами частицы порядка нескольких микрон или из металлических сеток саржевого плетения, тоже с недостижимыми параметрами. Если спечь фитиль из порошка в домашних условиях можно, то получить порошок с нужным размером частиц практически нереально, как и сплести нужную сетку. Хотя есть на эту тему у меня кое-какие задумки, но они пока не проверены экспериментально.

К счастью, я задался вопросом: а почему, собственно, применяют фитили из спеченных порошков? Выяснилось, что они нужны для обеспечения подъема рабочей жидкости на высоту до одного метра. Естественно, что мне такой подъем не нужен, ТТ у меня будет расположена горизонтально, а максимальная высота подъема воды составит 3 см (для эффективной теплоотдачи с торцевой и боковых частей испарительной зоны). В данных условиях в качестве фитиля лучше всего применять именно фитиль. От старой керосиновой лампы. У меня как раз была пачка неиспользованных в свое время запасных фитилей, так что вопрос выбора КПМ был благополучно решен.

4. Поиск необходимых материалов

реклама

У меня, как я уже писал, была пачка запасных фитилей от старой керосинки. В принципе, их можно было купить в магазинах хозтоваров, в которых иногда появляются декоративные керосиновые лампы и запасные фитили к ним.

реклама

Для изготовления ТТ мне понадобились следующие инструменты: старый токарный станочек, доставшийся мне после закрытия мастерской по ремонту часов в подвале нашего дома, узкий (2 мм) длинный резец с плоской режущей кромкой, набор сверл, силиконовый герметик (не уверен, относится ли он к инструментам), регулируемые плашка и метчик для нарезания резьбы диаметром от 1.5 см до 3.5 см, стекло и мельчайшая кирпичная пыль для притирки медных частей, мелкий напильник, паяльник и ножовка по металлу. На одном из этапов изготовления потребовался вакуумный насос, любезно предоставленный кафедрой физики.

6.1. Изготовление зоны испарения

6.2. Изготовление зоны конденсации

Зона конденсации оказалась наиболее сложной частью конструкции. На нее я потратил примерно 90% времени, ушедшего на изготовление ТТ. Ее сложность обуславливается параметрами исходного материала. В результате 20-ти сантиметровая конструкция была изготовлена из 22 секций, длиной менее 10 мм. Конструкция одной секции понятна из рисунка. На каждой секции выточены по 3 ребра толщиной 1 мм и расстоянием между ними 2 мм.

Будучи наслышан о пластичности меди и трудностях ее обработки, я опасался невероятных проблем при точении ребер, но, как выяснилось, именно при точении все обстоит намного проще: во-первых, медь не перегревается, ведь при обороте заготовки большая ее часть не контактирует с резцом и успевает охлаждаться, во-вторых, даже будучи немного нагреты, уже готовые ребра не деформируются, так как их выпрямляет немалая центробежная сила, возникающая при быстром вращении заготовки, ну а в-третьих, уже готовая часть радиатора отводит излишки тепла от точки обработки. Для более надежного охлаждения обрабатываемой детали я использовал комнатный вентилятор с картонным конусом, направляющим воздушный поток.

Большой проблемой оказалось соединение секций между собой. Спаять такую конструкцию, по-моему, нереально, ведь ее придется сильно нагревать на газовой плите, и уже сделанные пайки могут развалиться, да и действовать паяльником в 2-х миллиметровом пространстве между ребрами крайне затруднительно. В результате я нарезал на соединяющихся частях резьбу и свинтил их. Кроме «стандартных» были выточены две секции, составляющие конец ТТ и секция, соединяющая корпус с зоной конденсации. В торцевой конец был вкручен простейший шариковый клапан, через который из ТТ будет откачан воздух.

В пластинчато-ребристом радиаторе возникает эффект «вытяжной трубы» (нагретый воздух в ограниченном с боков пространстве с большой скоростью движется вверх, подтягивая на свое место холодный воздух), что обеспечивает хороший обдув ребер радиатора. Коэффициент теплоотдачи такого радиатора составляет около 30 Вт / (м 2 0 С). Помножив этот коэффициент на общую площадь (ведь, как мы помним, все пластины работают одинаково эффективно и имеют одинаковую температуру), получим, что при разности температур между радиатором и окружающим воздухом в 1 градус мой радиатор сможет рассеять примерно18 Вт. А при разности температур в 10 градусов – 180 Вт!

Допустим, летом температура в комнате поднимется до 35 градусов, тогда для отвода 180 Вт температура радиатора должна быть 45 градусов, а как известно из теории, ТТ будет работать даже при температуре зоны конденсации 59 градусов, значит есть еще неплохой запас. Уверен, что выделяемая процессором мощность не будет больше 100 Вт, а для отдачи такой мощности радиатор нагреется всего на 5.6 градусов выше комнатной температуры.

6.3. Изготовление корпуса

Медную трубку нужного диаметра мне найти не удалось, зато у меня был лист меди толщиной чуть меньше 1 мм. Этот лист был в два слоя накручен на выточенный на токарном станке деревянный цилиндр, от души обработан киянкой и пропаян вдоль. Получилась вполне приличная трубка. Сечение корпуса выглядит так:

6.4. Изготовление фитиля

6.5. Определение объема воды

Для эффективной работы ТТ рабочей жидкости должно быть чуть-чуть больше, чем может вобрать в себя фитиль, иначе лишняя жидкость будет занимать часть канала по которому движется с большой скоростью пар, при этом жидкость будет сдуваться в зону конденсации, мешая отводу тепла через стенки ТТ. Необходимый объем воды определился очень просто: фитиль был насыщен водой и выжат в мерный стакан, еще 0.5 см 3 было добавлено из тех соображений, что часть воды перейдет в парообразное состояние.

6.6. Сборка конструкции

Сначала корпус был вставлен в зону испарения и припаян, затем зона конденсации была развинчена на две части, и соответствующая часть была припаяна к корпусу. Излишки олова были удалены мелким напильником. Развинчивать зону конденсации понадобилось, чтобы после пайки можно было вставить фитиль и зафиксировать его проволочным кольцом. После вставки фитиля все было просто: я залил ранее определенное количество дистиллированной воды (из аптеки), свинтил зону конденсации и залил стыки между ее секциями силиконовым герметиком. Хотя внешний вид готовой конструкции доставлял несомненное эстетическое удовольствие, она была неработоспособна. Из нее еще предстояло откачать воздух, мешающий парообразованию и перемещению пара вдоль трубы. В разрезе готовая ТТ выглядит так:

6.7. Откачка воздуха

На кафедре физики нашелся вакуумный насос, которым через клапан в торце ТТ был откачан воздух. ТТ была предварительно заморожена в морозильнике, чтобы насос вместе с воздухом не выкачал воду в виде пара. Наложенный снаружи на швы герметик под действием атмосферного давления частично втянулся в них, обеспечив полную герметичность.

Тестировалась ТТ очень просто. Взявшись за конец зоны конденсации, я засунул зону испарения в кипящую воду, руке практически мгновенно стало горячо, потом я взялся за зону испарения и погрузил радиатор в ведро со льдом, рука тут же почувствовала ощутимый холод. Смысла в дальнейшем тестировании я не усмотрел и приступил к монтажу ТТ в компьютер.

Как уже говорилось, крепление за сокет или материнскую плату не может удержать двухкилограммовую конструкцию длиной чуть больше 30 см, поэтому необходимо было немного модернизировать корпус. В боковой стенке было прорезано отверстие, через которое ТТ выходит из корпуса. К внутренним металлическим конструкциям корпуса были прикреплены растяжки из медной проволоки, на которые была подвешена ТТ. Зона испарения была соединена с процессором через термопасту АЛ-СИЛ 3, и закреплена за зубья сокета (крепления были взяты от какого-то старого ломаного no-name кулера). Крепления были приклеены, поэтому они все время отваливались от шлифованной поверхности ТТ (при этом выяснилось, что они совершенно не нужны, труба, благодаря проволочным растяжкам с достаточной силой прижимается к процессору), и в конце концов я их снял совсем.

Казалось бы, торчащий радиатор диаметром 8 см и длиной 20 см будет неудобен, некрасив, займет много пространства на рабочем столе, но это совершенно не так! Смотрится он очень приятно (мой знакомый моддер был в полнейшем восхищении), придает дизайну корпуса некоторую футуристичность, расположен он не на столе, а над столом, совершенно не мешая класть документы, диски и т.п. Никаких неудобств от габаритов этого устройства лично я не испытываю.

Недавно мне пришло в голову, что если зачернить трубу, она будет лучше отдавать тепло (физический закон – чем чернее тело, тем оно лучше не только поглощает тепло, но и отдает). Чернение проводилось химическим способом, описывать его я не буду, поскольку никому не советую этого делать – нанюхаетесь нашатырного спирта, а увеличения теплоотдачи практически не получите, во всяком случае у меня труба равномерно почернела (еще и дрянь какая-то аморфная на некоторых ребрах осела), но температура процессора не снизилась ни на градус.

Как видно на этой фотографии, конструкция отнюдь не выглядит громоздкой, хотя это довольно спорное утверждение.

Ребра. Конечно, при точении на станке, которому не меньше 30 лет, не удалось избежать досадных оплошностей вроде неравенства толщины получившихся ребер, одно ребро при обрыве резинового привода станка было непоправимо испорчено и его пришлось сточить совсем, кромки некоторых ребер немного помяты, потому что станок иногда начинал вибрировать в направлении, перпендикулярном оси вращения.

Открыта боковая крышка, если присмотреться, то видны проволочные растяжки, на которых висит ТТ.

Я не ставил себе задачу продемонстрировать чудеса экстремального оверклокинга. Целью разгона было доказать возможность стабильного работы разогнанного процессора при пассивном охлаждении.

8.1. Комплектация компьютера:

Для тестирования использовались SiSoft Sandra 2001, PC Alert 4, 3D Mark 2000, операционная система Windows ME.

Сначала частота системной шины была выставлена на 180 МГц, на большей частоте компьютер отказывался включаться. Далее разгон процессора производился путем увеличения множителя. Без поднятия напряжения стабильная работа (безошибочная десятикратная архивация-разархивация Winrar’ом папки Program Files размером 929Мб, перемежающаяся с прогонами 3D Mark) была получена на частоте 2070Мгц (180х11,5).

Дальнейший разгон приводил к нестабильной работе, а системная плата при включении иногда начинала мигать светодиодами на тему «on-board memory error». Наверняка при поднятии напряжения можно было бы выжать и больше мегагерц, но как я уже писал, такой задачи не ставилось.

8.3. Температурный режим CPU

Замеры производились при комнатной температуре 35 градусов, специально для эмуляции летних условий были использованы калорифер и термовентилятор. Температуру зоны конденсации померить оказалось практически невозможно из-за сложной формы радиатора. Показания температуры процессора снимались в течение часа прокрутки 3D Mark и двухчасового рендеринга в 3DS Max при помощи утилиты PC Alert 4, идущей в комплекте с системной платой.

Следует отметить, что температура системы всего на 7 градусов выше комнатной, до установки ТТ она была на 15 градусов выше комнатной (да, вот такая вот убогая у меня вентиляция в корпусе), что достигается благодаря выводу процессорного тепла прямо в окружающий воздух. 53 градуса на разогнанном почти в полтора раза процессоре при 35 градусах в комнате, по-моему, неплохие показатели для пассивной системы охлаждения! При этом ТТ не издает никаких звуков, потому что в ней нет пузырькового кипения, создающего шум в испарительных системах.

Проведенные тесты показывают, что была изготовлена весьма эффективная система охлаждения, которая в моем случае обошлась в 40$ (цена медной высоковольтной шины). Кстати, у меня осталось около 15 килограмм медной стружки, которую я сдал по доллару за килограмм, в результате затраты на систему составили только 25$. Эксплуатация системы в течение месяца не выявила никаких проблем.

Уверен, что после прочтения списка плюсов, вопросы вроде «А зачем же было так извращаться?» отпадут сами собой.

9.2. Планы на будущее

Моя система была построена безо всяких расчетов (кроме приблизительного расчета радиатора) только на знании общих принципов теории ТТ, и из первых попавшихся материалов. Некоторые сомнения вызывает эффективность фитилей от керосиновой лампы, видимо они работают на пределе, поэтому чернение и не дало снижения температуры процессора. ТТ была сделана прямой, что привело к небольшим трудностям при ее установке.

Для дальнейшего совершенствования системы я вижу следующие пути:

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector