Тепловая трубка своими руками видео

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

Еще раз о кустарном изготовлении тепловых трубок

Наверно все-таки нужно напомнить принцип работы тепловой трубки. Непосредственным предшественником тепловой трубки был термосифон, поэтому полезно рассмотреть вначале принцип действия этого устройства. Берется трубка. Внутрь трубки вводят небольшое количество жидкости, откачивают воздух и запаивают. При подводе тепла к зоне испарения жидкость переходит в пар, давление насыщения паров в этой зоне резко повышается, пар движется вверх в зону с меньшим давлением, конденсируется 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.

Недостатком термосифона является возможность работы только в вертикальном положении. Для обеспечения возврата конденсата в зону испарения при любой ориентации системы теплопередачи потребовалось заменить гравитационное поле какой-нибудь другой силой. Это и было осуществлено при изобретении новой системы. В качестве сил, поднимающих конденсат против сил гравитации, были использованы капиллярные силы, возникающие при смачивании рабочей жидкостью капиллярно-пористого материала – фитиля.

Существуют очень интересные серийные корпуса с бесшумным охлаждением на базе тепловых трубок. Например, всем известный Zalman TNN500AF. Обзор этого корпуса есть на сайте.

реклама

Есть еще несколько подобных корпусов. Например, Atech 6000

Но пока такие корпуса очень дороги и труднодоступны. Самодельщики всего мира пытаются сделать нечто подобное. Например, небезызвестный Нумано давно и плодотворно трудится в этом направлении.

И на нашем Overclockers.ru был подобный проект. Автор в своем проекте заменил тепловые трубки водяным охлаждением. Но при всей моей любви к водяному охлаждению, мечтается о компьютере без помпы.

реклама

А как же иначе, трубки являются несущей конструкцией кулера. Поэтому они и должны быть жесткими. Иначе он бы расползался в руках. Неразогнутые трубки коротки, неудобны. К тому же стоимость кулера довольно высока. И если с такой длиной трубок еще можно попробовать отвести тепло от процессора, то от видеокарты это будет сделать проблематично. Не хватит длины трубок.

Я уже около года работаю в этом направлении, но кроме как сделать самому тепловые трубки нужной длины и диаметра, ничего придумать не смог. Купить негде. Заказать некому. Были попытки самостоятельного изготовления, вылившиеся в пару статей (Тепловая трубка своими руками, дома, «на коленке», Тепловая трубка своими руками, дома, «на коленке». Часть вторая). Но это были примитивные эксперименты с получением вакуума методом кипячения. Все мои изделия имели жесткую конструкцию. То есть зона конденсации и зона испарения жестко скреплены друг с другом, что осложняло крепление к процессору и увеличивало риск повреждения процессора и материнской платы, в случае, если кто-то случайно заедет локтем по торчащей над корпусом зоне конденсации. Все-таки наиболее оптимальную конструкцию придумали инженеры Zalman – медные теплоотводы, соединенные с массивным корпусом-радиатором относительно гибкими тепловыми трубками.

В этой статье я коснусь только процесса изготовления тепловых трубок. Конструкцию корпуса-радиатора я здесь рассматривать не буду. Причина кроется в том, что я сам еще не определился с конструкцией корпуса. Хочется что-то подобное Zalman TNN500AF или Atech 6000, но, что мне больше нравится, я никак не выберу. Да и где взять радиаторы такого размера, я не определился. Видел в одном радиомагазине, но по просто фантастической цене. Судя по сумме, которую за них просят, они минимум платиновые. А может и алмазные. Заказать на заводе, кончено можно, но мастер панически боится попасться с такой железякой в проходной. Он и так недавно с моими деталями погорел. В общем, пока вопрос остается открытый.

Поэтому здесь я опишу только технологию изготовления тепловых трубок, а нужно ли это кому-нибудь и как их использовать, пусть каждый решает для себя сам.

Толчком для ускорения работ послужило мое неожиданное увлечение системами фазового перехода. В процессе изучения материалов по теме, приобретения комплектующих и инструментария выяснилось, что с помощью того же инструмента и материалов можно попытаться изготавливать и тепловые трубки.

На всасывание я припаял фильтр-осушитель для удаления влаги из откачиваемого воздуха. Это сделано как попытка исключения насыщения масла внутри компрессора влагой из воздуха. Надеюсь, это даст возможность не менять масло, когда я соберусь использовать этот компрессор для фреонки. Так же, для удобства подключения манометрической станции, я припаял к компрессору клапаны Шредера. Аналог этих клапанов можно увидеть в газовых зажигалках. В холодильных системах эти клапаны используются для заправки и диагностики.

Так вот, заимев такую штуку, я тут же вспомнил о тепловых трубках. Разглядывая тепловые трубки из Zalman ZM-2HC, я обратил внимание на их конструкцию и, как мне кажется, примерно понял технологию их изготовления. Трубка с одной стороны выглядела как запаянный конус. Видимо при изготовлении берется трубка, в нее вставляется фитиль. В Залмановских трубках используется фитиль очень похожий на металлическую оплетку экранированного провода. Это можно увидеть на Фото7. Запаивается. Потом в трубку заливается теплоноситель и из трубки удаляется воздух. После чего трубка пережимается, следы отчетливо видны, и опять запаивается.

Я решил попробовать повторить этот процесс в домашних условиях. И придумал такую штуку. Взять медную трубку, припаять к ней клапан Шредера. Это делается для подключения трубки через манометрическую станцию к компрессору, для вакуумизации. По манометру можно проконтролировать глубину вакуума.

Засунуть в трубку экран от провода.

Капнуть в трубку воды. Потом специальным инструментом – закусывателем, пережать трубку и запаять конец трубки для верности.

реклама

Потом сунуть трубку на балкон в сугроб. Как вода замерзнет, откачать через клапан воздух своим новоиспеченным вакуумным насосом. Потом у клапана Шредера пережать трубку и опять запаять. И, пожалуйста, готовая тепловая трубка. Гибкая, в холодильной технике применяются трубки из отожженной меди, до диаметра 8мм они довольно гибкие и любой длины.

Как видно из фотографий, все это я проделал. За исключением того, что запаять трубку я не смог. Сначала думал, что от нагрева вода в трубке закипает и пар разрывает место зажима. Но потом я опустил конец трубки в таз с водой и стал паять.

Пар стал тут же вырываться и «выплевывать» припой. В любом случае образовывалась раковина, трубка свистела паром и текла. Скорее всего, по фитилю вода поднималась до верха трубки и там от пайки закипала. Пар разжимал зажатую трубку и вырывался наружу. Идея была хорошая, но надо придумать другой способ герметизации. Фитиль же из оплетки получился отличный.

Спустя какое-то время до меня дошло. Я, специально предназначенным для этих целей инструментом – закусывателем, зажимаю трубку, потом, как последний фонарь, расщелкиваю его и начинаю паять. Для чего на нем сделана защелка? Конечно для того, чтобы паять трубку с защелкнутым закусывателем! Трубка-то мягкая. Пар, расширяясь, без труда разжимает трубку.

реклама

Прочувствовав в очередной раз глубину своего невежества, стал паять по-новому. На этот раз пайка прошла успешно. Один момент. Пайка усложняется тем, что закусыватель играет роль теплоотвода и прогреть трубку горелкой до нужной температуры становится гораздо сложнее. К тому же, на всякий случай, я поместил трубку в таз с водой и обмотал низ трубки мокрой тряпкой. Все это тоже усложнило процедуру пайки, но ненамного.

После пайки я положил трубку на балкон. Температура на улице была около 16 градусов мороза. В дальнейшем для заморозки воды можно будет приспособить фреонку. Прижал трубку к испарителю струбциной, включил фреонку и за какие-то минуты заморозил. Но, пока фреонка не готова, приходится ждать. К холодильнику меня с моими трубками не пустили. Брильянтовая сказала, что он для продуктов, а не для грязных, кривых железок. Такие вот темные личности и тормозят оверклокерский прогресс.

Для замедления таяния воды в трубке я заморозил ее в алюминиевом стаканчике с водой. Вместе с примороженным стаканчиком прикручиваю трубку к манометрической станции.

реклама

Все готово к «бою». Осталось вытащить резиновую пробку из патрубка нагнетания и включить компрессор. Я все-таки пытаюсь беречь компрессор и затыкаю патрубок пробкой. Два других закрыты припаянными клапанами Шредера. Включаю компрессор. Стрелка левого на фото манометра поползла вниз. Интересное явление – компрессор сначала работал довольно громко, а потом все тише и тише.

Компрессор откачивает из трубки воздух. Закручиваю кран на манометрической станции и выключаю компрессор. Кстати, работает он сейчас совсем тихо. Потом закусывателем пережимаю трубку. Откручиваю от станции. И, не удержавшись, без пайки, сразу начинаю проверять, что же получилось. Была уже глубокая ночь, а завтра на работу. Но разве можно самое интересное откладывать на завтра?

Для тестов использую цифровой термометр, добытый из Hardcano. Прикручиваю термопару от него к концу трубки из изделия Zalman ZM-2HC, а другой опускаю в стакан с горячей водой. Вода в стакане получилась очень горячей и через 15 секунд трубка прогрелась до 51 градуса. То есть до температуры воды.

реклама

Теперь очередь самоделки. Приматываю малярным скотчем термопару, и дрожащей рукой опускаю в стакан. Трубка прогрелась до 50 градусов за 20 секунд.

Для успокоения повторяю тест с этой же трубкой, но с отрезанным верхом. За пять минут она так и не нагрелась выше 30 градусов. А вода в стакане совсем остыла. Даже фотографировать это зрелище не захотелось.

Но не это главное. Главное теперь можно делать тепловые трубки. Можно откачивать воздух из любого изделия. Не надо больше, обжигаясь, кипятить свои поделки над газом. И возможность изготовления самодельного Zalman TNN500AF теперь не кажется такой уж фантастичной.

реклама

Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Источник

Тепловая трубка своими руками, дома, «на коленке». Часть вторая

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.

реклама

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.

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

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector