Kaip veikia procesoriaus skysčio aušintuvas? Pradedančiųjų vadovas

Norėdami suprasti, kaip veikia skysčio aušinimas procesoriuje, apsvarstykite, kaip variklis aušinamas automobilyje. Skysčiai turi didesnę savitąją šilumą, o tai reiškia, kad jie gali geriau pašalinti šilumą nei oras. Automobilyje vanduo paima šilumą iš variklio ir išleidžia ją į orą per radiatorių. CPU skysčio aušintuvai veikia taip pat.

Kiekvienas procesorius, būdamas elektroniniu komponentu, generuoja šilumą, o šią šilumą sugeria vandens blokas, kuriame cirkuliuoja aušinimo skystis. Šis skystis pumpuojamas iš vandens bloko į radiatorių, panašiai kaip automobiliuose. Radiatoriaus funkcija – išgauti šilumą iš viduje tekančio skysčio ir perduoti ją radiatoriaus briaunoms. Tada ventiliatorius pučia vėsų orą per briaunas. Ši konfigūracija, kaip parodyta paveikslėlyje, yra ypač verta dėmesio, nes aušinimas skysčiu leido efektyviau pašalinti šilumą iš šiuolaikinių procesorių, turinčių aukštą TDP, kurie yra perkrauti ir generuoja daug šilumos.

CPU šilumos supratimas : kodėl svarbus aušinimas

Elektra yra elektronų srautas laidininke. Kai elektra praeina per bet kurį laidininką, ji generuoja šilumą dėl elektronų srauto varžos. Panašiai, kai elektra praeina per procesorių, ji taip pat generuoja šilumą.

Mikroprocesorius arba CPU sudarytas iš milijardų tranzistorių. Kai naudojame CPU, šie tranzistoriai naudojami skaičiavimo logikoje. Šie tranzistoriai įsikrauna ir išsikrauna, sukurdami elektrinę varžą, kuri veikia elektronų srautą ir generuoja šilumą. Intensyvesnės CPU operacijos, pavyzdžiui, žaidimai ar vaizdo įrašų perteikimas, sukurs daugiau šilumos, todėl tokiems dideliems darbo krūviams reikalinga aušinimo sistema.

Tokiais atvejais, norint palaikyti temperatūrą ribose, pageidautina naudoti uždaros kilpos skysčio sistemą procesoriui. Priešingu atveju procesorius pradės šiluminį droselį, kuris paveiks jo našumą. Kai kuriais atvejais, jei aušinimas yra labai prastas, jis gali netgi sugadinti procesorių ar kitus vidinius komponentus, tokius kaip RAM ir GPU.

Pagrindiniai skysčio aušinimo sistemos komponentai

Pagrindiniai skystųjų komponentų komponentai yra šie:

• Vandens blokas
• Siurblys
• Radiatorius
• Vamzdžiai, rezervuaras ir aušinimo skystis

Vandens blokas

Tai yra skysto aušinimo sistemos širdis, kuri ištraukia šilumą iš procesoriaus. Aukščiausios kokybės vandens blokai pagaminti iš deguonies neturinčio vario, pasižyminčio dideliu šilumos laidumu. Jei vandens blokas naudojamas su aliuminio dalimis, šie vandens blokai gaminami nikeliuojant (dažniausiai nikeliuojamas vandens bloko pagrindas, siekiant išvengti oksidacijos).

Šių blokų pagrinde yra 0,5–1 mm mikro kanalai, leidžiantys skysčiui tekėti ir sugerti procesoriaus generuojamą šilumą. Siekiant sumažinti oro tarpą tarp bloko ir procesoriaus, naudojama terminė pasta, kurios šilumos laidumas yra didesnis nei 8–12 W/mK. Siekiant padidinti laidumą, tarpas tarp vandens bloko ir procesoriaus sumažinamas iki 0,1 mm, o tai palengvina tvirtas vandens bloko tvirtinimo mechanizmas. Aušinimo sistemos šiluminis efektyvumas labai priklauso nuo srauto ir pelekų išdėstymo konstrukcijos. Kai skystis patenka į bloką, jis pradeda konvekcinį aušinimą, kurio šilumos perdavimo koeficientas yra 500–5000 W/m2.

Siurblys

Aušinimo sistemoje esantis siurblys verčia aušinimo skystį tekėti per vandens bloką ir radiatorių, užtikrindamas slėgį skysčiui, kad būtų įveiktas vamzdžių pasipriešinimas. Be tinkamo srauto net ir efektyviausia sistema neveiktų tinkamai. Daugumoje aušinimo sistemų šie siurbliai veikia 12 voltų įtampa, esant 2000–4000 aps./min., užtikrindami pakankamą 0,5–1 l/min. srautą ir slėgį aušinimui . Šiuolaikinėse procesorių aušinimo sistemose šie siurbliai yra pagaminti tiksliai, kad skleidžia mažai triukšmo ir vibracijos, o keraminiai guoliai užtikrina sklandų veikimą. Šie siurbliai gali keisti savo greitį pagal šilumos apkrovą.

Radiatorius

Šiluma, kurią iš procesoriaus absorbuoja skystis, yra išskiriama į atmosferą naudojant įtaisą, vadinamą radiatoriumi, ir prie jo pritvirtintą ventiliatorių. Radiatoriai pagaminti iš aliuminio šerdies su varinėmis briaunomis ir aušinimo skysčio kanalais. Briaunos skirtos geresniam laidiniam šilumos perdavimui, kurio efektyvumas yra 0,8–0,9. Briaunų atstumas yra labai svarbus veiksnys. Jei briaunų tankis FPI (briaunos colyje) yra didelis, efektyvus plotas padidės. Tačiau dėl padidėjusio pasipriešinimo oro srautui reikalingas didesnis oro srautas.

Mažesnis FPI sumažina oro srauto pasipriešinimą, bet taip pat sumažina efektyvų paviršiaus plotą. Paprastai iš procesoriaus išeinančio skysčio temperatūra yra 10–20 °C aukštesnė nei aplinkos oro. Jis patenka į radiatorių, kur perduoda šilumą briaunoms. Tada ventiliatorius (1000–2000 aps./min.) tiekia oro srautą, kad pašalintų šilumą nuo briaunų.

Vamzdžiai, rezervuaras ir aušinimo skystis

Skysčių sistemos vamzdeliai, pagaminti iš PVC, kurio vidinis skersmuo yra 10 mm, o išorinis skersmuo – 13 mm, suteikia kelią skysčiui pereiti iš vieno komponento į kitą. Jie taip pat turi pintas atramas, kad būtų išvengta deformacijos ir plyšimo ekstremaliomis darbo sąlygomis. Vamzdžiai negali būti staigiai sulenkti, nes tai padidins srauto pasipriešinimą ir sumažins bendrą našumą.

Rezervuaras valdo oro ir skysčio tūrį. Jis pagamintas iš PVC ir suteikia mechanizmą užpildymui skysčiu ir oro burbuliukų išleidimui į atmosferą . Kai kuriais atvejais rezervuaras yra neatsiejama siurblio dalis, ypač AIO (viskas viename) sistemoje. Daugeliu atvejų viduje esantis skystis yra distiliuotas vanduo ir 30 % glikolio. Taip pat pridedama biocidų, kad nesidaugintų bakterijos, ir glikolio, kad užšalimo temperatūra sumažėtų iki -10 °C. Aušinimo skysčio paskirtis – paimti šilumą iš procesoriaus ir išleisti ją į radiatorių.

Aušinimo ciklas

Šilumos generavimas

Veikimo metu, ypač atliekant intensyvias užduotis, tokias kaip žaidimai, vaizdo įrašų perteikimas arba bet koks grafinis ar skaičiavimo darbas, CPU generuoja daugiau nei 300 vatų šilumos. Ši šiluma prasideda nuo CPU viduje įmontuoto tranzistoriaus ir galiausiai keliauja į integruotą šilumos paskirstytoją, kuriame įmontuotas vandens blokas, kuris skysčiu, tekančiu jo viduje, sugeria šilumą iš CPU. Šią šilumą pašalina laidumo procesas, nes vandens bloko temperatūra yra aukštesnė nei skysčio.

Absorbcija

Vandens bloke esantis skystis sugeria procesoriaus generuojamą šilumą, jai tekant per vandens bloke esančius kanalus. Skystis, tekėdamas per bloką, užtikrina, kad turbulencija ir šilumos laidumas būtų sukurti taip, kad šilumos laidumas būtų maksimalus. Kai skystis išteka iš vandens bloko, jo temperatūra pakyla.

Apyvarta

CPU skysčio aušinimo sistemoje sumontuotas siurblys, kuris perduoda įkaitintą skystį, užtikrindamas, kad temperatūra neviršytų tam tikros ribos. Siurblys užtikrina nuolatinį skysčio srautą iš vandens bloko į radiatorių, palaikydamas CPU vėsų ir efektyviai atlikdamas savo užduotis. Šiuolaikinėje sistemoje siurbliai parenkami dėl labai mažo triukšmo lygio ir minimalaus komponentų susidėvėjimo, kurį lemia didelis srautas.

Išsisklaidymas

Įkaitęs skystis galiausiai patenka į radiatorių, kur jį aušina oras, pučiantis iš radiatoriuje įmontuoto ventiliatoriaus. Radiatoriai pagaminti iš aliuminio su varinėmis briaunomis. Šios briaunos padidina paviršiaus plotą, kai ventiliatorius pučia orą, taip jas aušinant. Kai šios briaunos aušinamos, aušinamas ir per vamzdelius tekantis aušinimo skystis.

Grąžinti

Aušinamas radiatoriumi, skystis grįžta į vandens bloką. Skysčio aušinimo sistemoje sumontuotas dar vienas įrangos elementas, vadinamas rezervuaru. Jis leidžia vandeniui grįžti, jei jo yra per daug, ir padeda sistemai papildyti vandenį, kai skysčio lygis sumažėja.

Inžinerinės naujovės, dėl kurių skystasis aušinimas yra toks įdomus

Tobulėjant technologijoms, turime didelės spartos 7 nm procesorius, kurie išskiria daugiau šilumos. Norėdami tai išspręsti, naudojame skysčio aušinimo sistemą, nes oro aušinimo nepakanka procesoriams, kurie generuoja daug šilumos. Inžinerija dabar tobulina skysčio aušinimo sistemą ir jos gamybos procesą.

Dabar vandens blokai gaminami su siauru 0,2 mm praėjimu skysčio tekėjimui, kuris sukuria turbulenciją ir padidina šilumos perdavimą iki 50 %. Šiuolaikiniai skysčių blokai taip pat turi PID valdiklį, kuris stebi ir kontroliuoja temperatūrą 2 °C tikslumu nuo nustatytos vertės, keisdamas ventiliatoriaus ir siurblio greitį, ir užtikrina temperatūros stebėjimą realiuoju laiku. Be to, skysčiai, įpurškiami vario oksidu, yra išbandomi siekiant padidinti šilumos laidumą, o tai rodo 20 % geresnį našumą.

Palaukite, yra daugiau! Skysčio aušinimas nuolat tobulėja, pasitelkiant inžineriją, naudojant CFD modeliavimus, siekiant optimizuoti pelekų konstrukciją, srauto greitį ir turbulenciją, aušinimą ir šiluminį dizainą. Jei šis technologijų atnaujinimas tęsis, galėtume turėti aušinimo sistemą, kuri naudoja skysčio fazės pasikeitimą karštojoje sąsajoje, kad aušintų procesorių, kuris vėliau kondensuotųsi ant radiatoriaus.

Įrengimo ir priežiūros patarimai

Skysčio montavimas reikalauja ekspertų įgūdžių, nes jame naudojami labai jautrūs komponentai, įskaitant vandenį, kuris, jei nutekėtų, gali sugadinti procesorių. Prieš pradėdami montuoti, išvalykite visus elementus ir užtepkite procesoriaus termopastos. Sumontuokite vandens bloką ir priveržkite varžtus tolygiu sukimo momentu, kuris gali svyruoti nuo 0,6 iki 1 Nm, atkreipkite dėmesį, kad varžtus reikia priveržti kryžminiu būdu. Vamzdžiai, kuriais tekės skystis, taip pat yra svarbus komponentas. Montuodami įsitikinkite, kad vamzdžiai yra nukreipti pagal vadovą ir kad kiekviena žarna yra pritvirtinta spaustuku. Prieš pradėdami įsitikinkite, kad sistema yra tinkamai užpildyta ir joje nėra oro.

Dėl techninės priežiūros kreipkitės patarimo į specialistą arba patikėkite jį atlikti šį darbą. Kai kurie patarimai, kuriais galime pasidalinti, yra UV spindulius atspindinčios kristalo, kuris šviečia UV šviesoje ir aptinka nuotėkį, naudojimas, valymo ciklų atlikimas kasmet arba pagal poreikį, kuris pašalins 95 % oro ir pagerins efektyvumą. Taip pat nepamirškite kasmet praplauti sistemos acto tirpalu. Tirpalą 30 minučių cirkuliuokite, kad ištirptų vamzdžių ir komponentų viduje esančios kalkės, o tada sistemą nuplaukite.

Privalumai, palyginti su tradiciniu oro aušinimu

Vandens savitoji šiluma yra daug geresnė nei oro, ir tai natūraliai suteikia pranašumą aušinimo sistemai, kuri naudoja skystį. Jei procesoriui taikoma ilgalaikė apkrova, skysčio aušinimas palaikys 40 % žemesnę temperatūrą nei tuo atveju, jei tas pats procesorius būtų aušinamas oru aušinama sistema. Skysčio sistemos užtikrina geresnį aušinimą ir yra tylesnės, nes siurbliai kelia mažiau triukšmo, vanduo veikia kaip natūralus triukšmo slopintuvas, o radiatorių ventiliatoriai yra tylesni. Skysčio aušinimo sistemos yra mažesnio dydžio ir jas galima lengvai reguliuoti kompaktiškame ITX korpuso kompiuteryje, todėl kompiuteris atrodo patraukliau ir yra estetiškai patrauklus.

Išvada

Termodinamika ir inžinerija pakeitė skysčių aušinimą, užtikrindamos geresnį procesoriaus našumą su tiksliai suformuotais srauto takais. Pastovaus srauto modeliai naudojant siurblius ir efektyvius radiatorius, kuriuos prekybininkai naudoja aplinkai šildyti, todėl tai yra patikimas aušinimo sprendimas šiuolaikiniams didelio našumo kompiuteriams. Jie pasižymi geresniu šilumos laidumu, elegantiškesniu dizainu, geresne estetika ir tylesniu veikimu, todėl yra pranašesnis pasirinkimas nei oro aušinimo sprendimai ir paverčia šilumos valdymą menu.

Norėdami praktiškai įdiegti CPU skysčio aušintuvus , apsilankykite ESGAMING skysčio aušintuvo puslapyje. Rasite įvairių dizainų ir talpų šių aušintuvų, pagamintų iš aukščiausios kokybės medžiagų.