Si funksionon një ftohës lëngu për CPU? Një udhëzues për fillestarët
Për të kuptuar se si funksionon ftohja me lëng në një CPU, merrni parasysh se si ftohet një motor në një makinë. Lëngjet kanë një nxehtësi specifike më të lartë, që do të thotë se ato mund ta largojnë nxehtësinë më mirë se ajri. Makina përdor ujë për të marrë nxehtësinë nga motori dhe për ta lëshuar atë në ajër duke përdorur një radiator. Ftohësit e lëngshëm të CPU-së funksionojnë në të njëjtën mënyrë.
Çdo CPU gjeneron nxehtësi pasi është një komponent elektronik, dhe kjo nxehtësi absorbohet nga një bllok uji ku qarkullon ftohësi i lëngshëm. Ky lëng pompohet nga blloku i ujit në radiator, ngjashëm me mënyrën se si funksionon në makina. Funksioni i radiatorit është të nxjerrë nxehtësinë nga lëngu që rrjedh brenda dhe ta transferojë atë në fletët e radiatorit. Një ventilator më pas lëviz ajrin e ftohtë mbi fletët. Ky konfigurim, siç tregohet në figurë, është veçanërisht i rëndësishëm sepse ftohja me lëng e ka bërë më efikase heqjen e nxehtësisë nga CPU-të moderne me TDP të lartë që janë të mbingarkuara dhe gjenerojnë nxehtësi të konsiderueshme.
Kuptimi i Nxehtësisë së CPU-së: Pse Ftohja Ka Rëndësi
Elektriciteti është rrjedha e elektroneve përmes një përçuesi. Kur elektriciteti kalon përmes çdo përçuesi, ai gjeneron nxehtësi për shkak të rezistencës ndaj rrjedhës së elektroneve. Në mënyrë të ngjashme, kur elektriciteti kalon përmes CPU-së, ai gjithashtu gjeneron nxehtësi.
Një mikroprocesor ose CPU është i përbërë nga miliarda transistorë. Sa herë që përdorim një CPU, ajo do t'i përdorë këta transistorë në një logjikë llogaritëse. Këta transistorë karikohen dhe shkarkohen, duke prodhuar një rezistencë elektrike që ndikon në rrjedhën e elektroneve dhe gjeneron nxehtësi. Operacionet më intensive në CPU, si lojërat ose interpretimi i videove, do të krijojnë më shumë nxehtësi dhe do të kërkojnë një sistem ftohjeje për ngarkesa pune kaq të vështira.
Në raste të tilla, preferohet një sistem lëngu me lak të mbyllur të CPU-së për të mbajtur temperaturën brenda kufijve. Përndryshe, CPU-ja do të fillojë të frenojë temperaturën, duke ndikuar në performancën e saj. Në disa raste, nëse ftohja është shumë e dobët, mund të dëmtojë edhe CPU-në ose komponentë të tjerë të brendshëm, siç janë RAM-i dhe GPU-ja.
Komponentët kryesorë të një sistemi ftohjeje me lëng
Komponentët bazë të përbërësve të lëngshëm përfshijnë
- Bllok uji
- Pompa
- Radiatori
- Tuba, Rezervuar dhe Ftohës
Blloku i Ujit
Është zemra e sistemit të ftohjes me lëng që nxjerr nxehtësinë nga CPU-ja. Lloji më premium i blloqeve të ujit është bërë nga bakri pa oksigjen që ka përçueshmëri të lartë termike. Nëse blloku i ujit përdoret me pjesë alumini, këto blloqe uji janë bërë me veshje nikeli (kryesisht baza e bllokut të ujit është e veshur me nikel për të shmangur oksidimin).
Këto blloqe kanë mikrokanale 0.5 deri në 1 mm në bazën e tyre, duke lejuar që lëngu të rrjedhë dhe të thithë nxehtësinë e gjeneruar nga CPU-ja. Për të minimizuar boshllëkun e ajrit midis bllokut dhe CPU-së, përdoret një pastë termike me një përçueshmëri termike prej më shumë se 8-12W/mK. Për të rritur përçueshmërinë, boshllëku midis bllokut të ujit dhe CPU-së minimizohet në 0.1 mm, i lehtësuar nga një mekanizëm i fuqishëm montimi për bllokun e ujit. Efikasiteti termik i sistemit të ftohjes varet kryesisht nga rrjedha dhe dizajni i grupit të fletëve. Kur lëngu hyn në bllok, ai fillon ftohjen konvektive me një koeficient transferimi të nxehtësisë prej 500-5000W/m2.
Pompa
Pompa në sistemin e ftohjes bën që ftohësi të rrjedhë përmes bllokut të ujit dhe radiatorit, duke siguruar presion mbi lëngun për të kapërcyer rezistencën e tubave. Pa një rrjedhje të përshtatshme, edhe sistemi më efikas nuk do të funksiononte siç duhet. Në shumicën e sistemeve të ftohjes, këto pompa funksionojnë me 12 volt në 2000-4000 rpm, duke siguruar rrjedhje të mjaftueshme prej 0.5-1 l/min dhe kokë për të kryer ftohjen . Në sistemet moderne të ftohjes për CPU-të, këto pompa janë bërë me precizion për të pasur zhurmë dhe dridhje të ulët, të shoqëruara me kushineta qeramike për të siguruar funksionim pa fërkime. Këto pompa mund të ndryshojnë shpejtësinë e tyre sipas kërkesës nga ngarkesa e nxehtësisë.
Radiatori
Nxehtësia e marrë nga CPU-ja nga lëngu refuzohet në atmosferë me ndihmën e një pajisjeje të quajtur radiator dhe një ventilatori të montuar në të. Radiatorët janë bërë me një bërthamë alumini me fletë bakri dhe kanale ftohësi. Fletët janë të pajisura për të pasur transferim më të mirë të nxehtësisë përçuese me një efikasitet prej 0.8-0.9. Hapësira midis fletëve është një faktor shumë i rëndësishëm. Nëse dendësia e fletëve FPI (Fins per Inch) është e lartë, zona efektive do të rritet. Megjithatë, kërkohet një rrjedhë më e lartë ajri për shkak të rezistencës në rritje ndaj rrjedhës së ajrit.
FPI më i ulët zvogëlon rezistencën e rrjedhjes së ajrit, por gjithashtu zvogëlon sipërfaqen efektive. Në mënyrë tipike, lëngu nga CPU ka një temperaturë 10-20 °C më të lartë se ajri i ambientit. Ai hyn në radiator, ku transferon nxehtësinë te fletët. Një ventilator (1000-2000 rpm) më pas siguron rrjedhën e ajrit për të hequr nxehtësinë nga fletët.
Tuba, Rezervuar dhe Ftohës
Tubat në një sistem lëngjesh sigurojnë një rrugë për transferimin e lëngut nga një përbërës në tjetrin, të bëra nga PVC me një ID prej 10 mm dhe një OD prej 13 mm. Ato janë gjithashtu të pajisura me mbështetëse të thurura për të shmangur deformimin dhe shpërthimin në kushte ekstreme pune. Tubat nuk duhet të kenë kthesa të mprehta, pasi kjo do të rrisë rezistencën ndaj rrjedhjes dhe do të zvogëlojë performancën e përgjithshme.
Një rezervuar menaxhon vëllimin e ajrit dhe lëngjeve. Është bërë nga PVC dhe siguron një mekanizëm për mbushjen me lëng dhe nxjerrjen e flluskave të ajrit në atmosferë. Në disa raste, rezervuari është një pjesë integrale e pompës, veçanërisht në një sistem AIO (Gjithçka-në-Një). Në shumicën e rasteve, lëngu brenda është ujë i distiluar dhe 30% glikol. Disa biocide shtohen gjithashtu për të parandaluar rritjen e baktereve, dhe glikoli shtohet për të ulur pikën e ngrirjes deri në -10 °C. Qëllimi i ftohësit është të marrë nxehtësinë nga CPU-ja dhe ta lëshojë atë në radiator.
Cikli i Ftohjes
Gjenerimi i nxehtësisë
Gjatë funksionimit, veçanërisht gjatë kryerjes së detyrave intensive si lojërat ose renderimi i videove, ose çdo punë grafike ose llogaritëse, CPU gjeneron nxehtësi prej më shumë se 300 vat. Ky gjenerim nxehtësie fillon në transistorin e integruar brenda CPU-së dhe përfundimisht shkon në shpërndarësin e integruar të nxehtësisë, ku instalohet një bllok uji për të marrë nxehtësinë nga CPU me ndihmën e lëngut që rrjedh brenda tij. Një proces përçueshmërie e largon këtë nxehtësi sepse blloku i ujit është në një temperaturë më të lartë se lëngu.
Thithja
Lëngu brenda bllokut të ujit thith nxehtësinë e gjeneruar nga CPU ndërsa rrjedh nëpër kanalet e bëra brenda bllokut të ujit. Lëngu, ndërsa rrjedh nëpër bllok, siguron që turbulenca dhe përçueshmëria e nxehtësisë të jenë të projektuara për të pasur efikasitet maksimal në aspektin e përçueshmërisë termike. Kur lëngu rrjedh nga blloku i ujit, temperatura e tij është rritur.
Qarkullimi
Një pompë është instaluar në sistemin e ftohjes me lëng që CPU-ja të transmetojë lëngun e nxehtë, duke siguruar që temperatura të mos kalojë një limit specifik. Pompa siguron një rrjedhë konstante të lëngut nga blloku i ujit në radiator, duke e mbajtur CPU-në të ftohtë dhe duke i kryer detyrat e saj në mënyrë efektive. Në një sistem modern, pompat zgjidhen për zhurmën e tyre shumë të ulët dhe konsumimin minimal të komponentëve, falë shkallës së tyre të lartë të rrjedhjes.
Shpërbërje
Lëngu i ngrohur më në fund hyn në radiator, ku do të ftohet me ajër nga një ventilator i instaluar në radiator. Radiatorët janë bërë prej alumini me fletë bakri. Këto fletë rrisin sipërfaqen ndërsa ventilatori nxjerr ajër, duke i ftohur ato gjatë këtij procesi. Kur këto fletë ftohen, ftohësi që kalon nëpër tuba ftohet.
Kthim
Lëngu kthehet më pas në bllokun e ujit pasi ftohet nga radiatori. Një pajisje tjetër, e njohur si rezervuar, është instaluar në sistemin e ftohjes me lëng. Ai lejon që uji të kthehet nëse ka një sasi të tepërt dhe ndihmon sistemin të mbushet kur niveli i lëngut zvogëlohet.
Inovacione Inxhinierike që e Bëjnë Ftohjen me Lëng Fascinuese
Me përparimin e teknologjisë, ne kemi CPU me shpejtësi të lartë prej 7nm që prodhojnë më shumë nxehtësi. Për ta adresuar këtë, ne përdorim një sistem ftohjeje me lëng, pasi ftohja me ajër është e pamjaftueshme për CPU-të që gjenerojnë nxehtësi të lartë. Inxhinieria tani po e zhvillon sistemin e ftohjes me lëng dhe procesin e tij të prodhimit.
Tani, blloqet e ujit prodhohen me një kalim të ngushtë prej 0.2 mm për rrjedhën e lëngut, gjë që krijon turbulencë për të rritur transferimin e nxehtësisë deri në 50%. Lëngjet moderne vijnë gjithashtu me një kontrollues PID që monitoron dhe kontrollon temperaturën brenda 2 °C nga pika e caktuar me shpejtësi të ndryshueshme të ventilatorit dhe pompës, dhe siguron monitorim të temperaturës në kohë reale. Përveç kësaj, lëngjet e injektuara me oksid bakri testohen për të rritur përçueshmërinë termike, e cila tregon performancë 20% më të mirë.
Prit, ka më shumë! Ftohja me lëng po evoluon vazhdimisht me ndihmën e inxhinierisë duke përdorur simulime CFD për të optimizuar ndërtimin e fletëve, shpejtësinë e rrjedhjes dhe turbulencën, ftohjen dhe projektimin termik. Nëse ky përmirësim teknologjik vazhdon, mund të kemi një sistem ftohjeje që përdor një ndryshim faze të lëngut në ndërfaqen e nxehtë për të ftohur CPU-në, e cila më pas do të kondensohej në radiator.
Këshilla për instalimin dhe mirëmbajtjen
Instalimi i lëngut kërkon aftësi profesionale sepse përfshin komponentë shumë të ndjeshëm, përfshirë ujin, i cili mund të dëmtojë CPU-në nëse rrjedh. Para se të filloni instalimin, pastroni të gjithë elementët dhe aplikoni pastë termike në CPU. Montoni bllokun e ujit dhe shtrëngoni vidat me një çift rrotullues të barabartë që mund të variojë nga 0.6-1Nm, dhe vini re se vidat duhet të shtrëngohen në një model kryq. Tubi nëpër të cilin do të rrjedhë lëngu është gjithashtu një komponent i rëndësishëm. Kur e instaloni, sigurohuni që tubi të jetë i drejtuar sipas manualit dhe që çdo tub të jetë i siguruar me një kapëse. Para se të filloni, sigurohuni që sistemi të jetë i mbushur siç duhet dhe të mos ketë ajër të bllokuar.
Për mirëmbajtje, merrni në konsideratë kërkimin e udhëzimeve nga një ekspert ose t'ia besoni punën një eksperti. Disa nga këshillat që mund të ndajmë përfshijnë përdorimin e një matrice reaktive ndaj rrezeve UV që shkëlqen nën ndriçimin UV për të zbuluar rrjedhjet, kryerjen e cikleve të pastrimit çdo vit ose sipas nevojës, të cilat do të largojnë 95% të ajrit për të përmirësuar efikasitetin. Gjithashtu, sigurohuni që ta shpëlani sistemin çdo vit me një tretësirë uthulle. Qarkulloni tretësirën për 30 minuta për të tretur gëlqeren brenda tubave dhe komponentëve dhe më pas shpëlajeni atë.
Avantazhet ndaj ftohjes tradicionale me ajër
Nxehtësia specifike e ujit është shumë më e mirë se ajo e ajrit dhe i jep natyrshëm një avantazh sistemit të ftohjes që përdor lëng. Nëse një ngarkesë e qëndrueshme aplikohet në një CPU, ftohja me lëng do ta mbajë temperaturën 40% më të ulët sesa nëse e njëjta CPU ftohet me një sistem të ftohur me ajër. Sistemet me lëng ofrojnë ftohje më të mirë dhe janë më të qeta sepse pompat prodhojnë më pak zhurmë, uji vepron si një amortizues natyror për zhurmën dhe ventilatorët në radiatorë janë më të qetë. Sistemet e ftohjes me lëng janë më të vogla në madhësi dhe mund të rregullohen lehtësisht në një kompjuter kompakt ITX, duke e bërë kompjuterin tërheqës për syrin me estetikë më të mirë.
Përfundim
Termodinamika dhe inxhinieria kanë transformuar ftohjen me lëng, duke siguruar performancë më të mirë të CPU-së me shtigje rrjedhjeje të përpunuara me saktësi. Modele rrjedhjeje të qëndrueshme duke përdorur pompa dhe radiatorë efikasë që tregtarët përdorin për të ngrohur mjedisin përreth, duke e bërë atë një zgjidhje të besueshme ftohjeje për kompjuterët modernë me kompjuterë të lartë. Ato ofrojnë përçueshmëri më të mirë termike, një dizajn më elegant, estetikë të përmirësuar dhe funksionim më të qetë, duke i bërë ato një zgjedhje superiore ndaj zgjidhjeve të ftohjes me ajër dhe duke e bërë menaxhimin e nxehtësisë një art.
Për një zbatim praktik të ftohësve të lëngshëm të CPU-së , merrni në konsideratë vizitën në faqen e ftohësve të lëngshëm ESGAMING . Do të gjeni dizajne dhe kapacitete të ndryshme për këta ftohës të bërë me materialin e cilësisë më të lartë.