Paano Gumagana ang isang CPU Liquid Cooler? Isang Gabay sa Baguhan

Upang maunawaan kung paano gumagana ang likidong paglamig sa isang CPU, isaalang-alang kung paano pinapalamig ang isang makina sa isang kotse. Ang mga likido ay may mas mataas na tiyak na init, na nangangahulugan na maaari nilang alisin ang init nang mas mahusay kaysa sa hangin. Gumagamit ang kotse ng tubig upang kumuha ng init mula sa makina at ilabas ito sa hangin gamit ang radiator. Ang mga likidong cooler ng CPU ay gumagana sa parehong paraan.

Ang bawat CPU ay bumubuo ng init dahil ito ay isang elektronikong sangkap, at ang init na ito ay sinisipsip ng isang bloke ng tubig kung saan ang likidong coolant ay umiikot. Ang likidong ito ay ibinobomba mula sa bloke ng tubig patungo sa radiator, katulad ng kung paano ito gumagana sa mga kotse. Ang function ng radiator ay upang kunin ang init mula sa likidong dumadaloy sa loob at ilipat ito sa mga palikpik ng radiator. Ang isang fan pagkatapos ay gumagalaw ng malamig na hangin sa ibabaw ng mga palikpik. Ang setup na ito, tulad ng ipinapakita sa larawan, ay partikular na kapansin-pansin dahil ang likidong paglamig ay ginawang mas mahusay na alisin ang init mula sa mga modernong CPU na may matataas na TDP na na-overclocked at nakabuo ng makabuluhang init.

Pag-unawa sa CPU Heat: Bakit Mahalaga ang Paglamig

Ang kuryente ay ang daloy ng mga electron sa pamamagitan ng isang konduktor. Kapag ang kuryente ay dumaan sa anumang konduktor, ito ay bumubuo ng init dahil sa paglaban sa daloy ng mga electron. Katulad nito, kapag dumaan ang kuryente sa CPU, bubuo din ito ng init.

Ang isang microprocessor o CPU ay ginawa gamit ang bilyun-bilyong transistor. Sa tuwing gagamit tayo ng CPU, gagamitin nito ang mga transistor na ito sa isang computational logic. Ang mga transistor na ito ay nagcha-charge at naglalabas, na gumagawa ng electrical resistance na nakakaapekto sa daloy ng electron at bumubuo ng init. Ang mas matinding operasyon sa CPU, tulad ng paglalaro o pag-render ng video, ay lilikha ng higit na init at mangangailangan ng cooling system para sa mga ganoong mahirap na workload.

Sa ganitong mga kaso, ang isang CPU closed-loop liquid system ay ginustong upang panatilihin ang temperatura sa loob ng mga limitasyon. Kung hindi, magsisimula ang CPU ng thermal throttling, na makakaapekto sa pagganap nito. Sa ilang mga kaso, kung napakahina ng paglamig, maaari pa itong makapinsala sa CPU o iba pang panloob na bahagi, gaya ng RAM at GPU.

Mga Pangunahing Bahagi ng Liquid Cooling System

Kabilang sa mga pangunahing bahagi ng mga likidong sangkap

• Bloke ng tubig
• Ang bomba
• Ang radiator
• Tubing, Reservoir, at Coolant

Ang Water Block

Ito ang puso ng liquid cooling system na kumukuha ng init mula sa CPU. Ang pinaka-premium na uri ng mga bloke ng tubig ay ginawa mula sa tansong walang oxygen na may mataas na thermal conductivity. Kung ang water block ay ginagamit na may mga bahaging aluminyo, ang mga water block na ito ay ginawa gamit ang nickel plating (karamihan ang base ng water block ay nickel-plated upang maiwasan ang oksihenasyon).

Nagtatampok ang mga bloke na ito ng 0.5 hanggang 1 mm na micro channel sa kanilang base, na nagpapahintulot sa likido na dumaloy at sumipsip ng init na nabuo ng CPU. Upang mabawasan ang agwat ng hangin sa pagitan ng block at CPU, ginagamit ang isang thermal paste na may thermal conductivity na higit sa 8-12W/mK. Upang mapataas ang conductivity, ang agwat sa pagitan ng water block at ng CPU ay pinaliit sa 0.1mm, na pinadali ng isang matatag na mekanismo ng pag-mount para sa water block. Ang thermal efficiency ng cooling system ay higit na nakadepende sa daloy at sa disenyo ng fin array. Kapag ang likido ay pumasok sa bloke, ito ay magsisimula ng convective cooling na may heat transfer coefficient na 500-5000W/m2.

Ang Pump

Ang bomba sa sistema ng paglamig ay nagpapadaloy ng coolant sa pamamagitan ng bloke ng tubig at radiator, na nagbibigay ng presyon sa likido upang madaig ang paglaban ng tubing. Kung walang angkop na daloy, kahit na ang pinaka mahusay na sistema ay hindi gagana nang tama. Sa karamihan ng mga cooling system, ang mga pump na ito ay gumagana sa 12 volts sa 2000-4000 rpm, na nagbibigay ng sapat na daloy ng 0.5-1 l/min at head upang maisagawa ang paglamig. Sa mga modernong sistema ng paglamig para sa mga CPU, ang mga pump na ito ay ginawa nang may katumpakan upang magkaroon ng mababang ingay at panginginig ng boses, kasama ng mga ceramic bearings upang magbigay ng walang friction na operasyon. Ang mga bombang ito ay maaaring magbago ng kanilang bilis ayon sa kinakailangan ng pagkarga ng init.

Ang Radiator

Ang init na kinuha mula sa CPU ng likido ay tinatanggihan sa kapaligiran sa tulong ng isang aparato na tinatawag na radiator at isang fan na naka-mount dito. Ang mga radiator ay ginawa gamit ang aluminum core na may mga copper fins at coolant channels. Ang mga palikpik ay ibinibigay upang magkaroon ng mas mahusay na conductive heat transfer na may kahusayan na 0.8-0.9. Ang puwang ng palikpik ay isang napakahalagang kadahilanan. Kung mataas ang density ng palikpik (Fins per Inch), tataas ang epektibong lugar. Gayunpaman, ang isang mas mataas na daloy ng hangin ay kinakailangan dahil sa mas mataas na pagtutol sa daloy ng hangin.

Ang mas mababang FPI ay binabawasan ang resistensya ng daloy ng hangin, ngunit binabawasan din ang epektibong lugar sa ibabaw. Karaniwan, ang likido mula sa CPU ay may temperatura na 10-20 °C na mas mataas kaysa sa nakapaligid na hangin. Pumapasok ito sa radiator, kung saan inililipat nito ang init sa mga palikpik. Ang isang fan (1000-2000rpm) ay nagbibigay ng airflow upang alisin ang init mula sa mga palikpik.

Tubing, Reservoir, at Coolant

Ang tubing sa isang liquid system ay nagbibigay ng daanan para sa likido upang ilipat mula sa isang bahagi patungo sa isa pa, na ginawa mula sa PVC na may ID na 10mm at isang OD na 13mm. Binibigyan din ito ng tinirintas na suporta upang maiwasan ang pagpapapangit at pagsabog sa ilalim ng matinding kondisyon sa pagtatrabaho. Ang tubing ay hindi dapat magkaroon ng matalim na liko, dahil ito ay magpapataas ng paglaban sa daloy at mabawasan ang pangkalahatang pagganap.

Ang isang reservoir ay namamahala sa dami ng hangin at likido. Ito ay ginawa mula sa PVC at nagbibigay ng mekanismo para sa pagpuno ng likido at paglabas ng mga bula ng hangin sa kapaligiran. Sa ilang mga kaso, ang reservoir ay isang mahalagang bahagi ng pump, lalo na sa isang AIO (All-in-One) system. Sa karamihan ng mga kaso, ang likido sa loob ay distilled water at 30% glycol. Ang ilang mga biocides ay idinagdag din upang maiwasan ang paglaki ng bakterya, at ang glycol ay idinagdag upang mapababa ang punto ng pagyeyelo sa kasing baba ng -10 °C. Ang layunin ng coolant ay kumuha ng init mula sa CPU at ilabas ito sa radiator.

Ang Ikot ng Paglamig

Pagbuo ng init

Sa panahon ng operasyon, lalo na habang nagsasagawa ng matitinding gawain tulad ng paglalaro o pag-render ng video, o anumang graphical o computational na gawain, ang CPU ay bumubuo ng init na higit sa 300 watts. Ang henerasyon ng init na ito ay nagsisimula sa transistor na binuo sa loob ng CPU at sa huli ay lumilipat sa pinagsama-samang heat spreader, kung saan naka-install ang water block upang kunin ang init mula sa CPU sa tulong ng likidong dumadaloy sa loob nito. Ang proseso ng pagpapadaloy ay nag-aalis ng init na ito dahil ang bloke ng tubig ay nasa mas mataas na temperatura kaysa sa likido.

Pagsipsip

Ang likido sa loob ng water block ay sumisipsip ng init na nabuo ng CPU habang ito ay dumadaloy sa mga channel na ginawa sa loob ng water block. Ang likido, habang dumadaloy sa block, ay tinitiyak na ang turbulence at pagpapadaloy ng init ay idinisenyo upang magkaroon ng pinakamataas na kahusayan sa mga tuntunin ng thermal conductivity. Kapag ang likido ay umaagos mula sa bloke ng tubig, ang temperatura nito ay tumaas.

Sirkulasyon

Ang isang bomba ay naka-install sa sistema ng paglamig ng likido para sa CPU upang magpadala ng pinainit na likido, na tinitiyak na ang temperatura ay hindi lalampas sa isang tiyak na limitasyon. Ang bomba ay nagbibigay ng tuluy-tuloy na daloy ng likido mula sa bloke ng tubig patungo sa radiator, na pinananatiling cool ang CPU at epektibong gumaganap ng mga gawain nito. Sa isang modernong sistema, ang mga bomba ay pinili para sa kanilang napakababang ingay at kaunting pagkasira sa mga bahagi, salamat sa kanilang mataas na rate ng daloy.

Pagwawaldas

Ang pinainit na likido sa wakas ay pumapasok sa radiator, kung saan ito ay palamigin ng hangin mula sa isang fan na naka-install sa radiator. Ang mga radiator ay gawa sa aluminyo na may mga palikpik na tanso. Ang mga palikpik na ito ay nagpapataas ng lugar sa ibabaw habang ang bentilador ay umiihip ng hangin, na nagpapalamig sa kanila sa proseso. Kapag ang mga palikpik na ito ay pinalamig, ang coolant na dumadaan sa mga tubo ay pinalamig.

Bumalik

Ang likido pagkatapos ay bumalik sa bloke ng tubig pagkatapos na palamig ng radiator. Ang isa pang piraso ng kagamitan, na kilala bilang isang reservoir, ay naka-install sa sistema ng paglamig ng likido. Nagbibigay-daan ito sa tubig na bumalik kung mayroong labis na dami at tinutulungan ang system na mag-refill kapag nabawasan ang antas ng likido.

Mga Inobasyon sa Inhinyero na Nakakaakit ng Paglamig ng Liquid

Sa pag-unlad ng teknolohiya, mayroon kaming mga high-speed na CPU na 7nm na gumagawa ng mas maraming init. Para matugunan ito, gumagamit kami ng liquid cooling system, dahil hindi sapat ang air cooling para sa mga CPU na gumagawa ng mataas na init. Binabago na ngayon ng engineering ang liquid cooling system at ang proseso ng pagmamanupaktura nito.

Ngayon, ang mga bloke ng tubig ay ginawa gamit ang isang makitid na daanan na 0.2mm para sa daloy ng likido, na lumilikha ng kaguluhan upang mapataas ang paglipat ng init hanggang sa 50%. Ang modernong likido ay mayroon ding PID controller na sumusubaybay at kumokontrol sa temperatura sa loob ng 2 °C ng set point na may iba't ibang fan at pump speed, at nagbibigay ng real-time na pagsubaybay sa temperatura. Bukod pa rito, ang mga likidong na-injected ng copper oxide ay sinusuri upang mapataas ang thermal conductivity, na nagpapakita ng 20% ​​na mas mahusay na pagganap.

Teka, meron pa! Patuloy na umuusbong ang paglamig ng likido sa tulong ng engineering gamit ang mga simulation ng CFD para i-optimize ang pagbuo ng palikpik, bilis ng daloy, at turbulence, paglamig, at thermal na disenyo. Kung magpapatuloy ang pag-upgrade ng teknolohiyang ito, maaari tayong magkaroon ng cooling system na gumagamit ng phase change ng likido sa mainit na interface upang palamig ang CPU, na pagkatapos ay mag-condense sa radiator.

Mga Tip sa Pag-install at Pagpapanatili

Ang pag-install ng likido ay nangangailangan ng mga kasanayan sa eksperto dahil ito ay nagsasangkot ng napakasensitibong mga bahagi, kabilang ang tubig, na maaaring makapinsala sa CPU kung tumagas. Bago simulan ang pag-install, linisin ang lahat ng mga elemento at ilapat ang thermal paste sa CPU. I-mount ang water block at higpitan ang mga turnilyo na may pantay na torque na maaaring mula sa 0.6-1Nm, at tandaan na ang mga turnilyo ay dapat higpitan sa isang cross pattern. Ang tubing kung saan dadaloy ang likido ay isa ring mahalagang bahagi. Kapag ini-install ito, tiyakin na ang tubing ay iruruta ayon sa manwal at ang bawat hose ay na-secure ng clamp. Bago magsimula, siguraduhin na ang system ay sapat na primed at walang nakulong na hangin.

Para sa pagpapanatili, isaalang-alang ang alinman sa paghingi ng patnubay mula sa isang eksperto o pagpapagawa ng trabaho ng isa. Ang ilan sa mga tip na maibabahagi namin ay kinabibilangan ng paggamit ng UV-reactive die na kumikinang sa ilalim ng UV lighting para makita ang pagtagas, pagsasagawa ng mga purge cycle taun-taon o kung kinakailangan, na mag-aalis ng 95% ng hangin upang mapabuti ang kahusayan. Gayundin, siguraduhing i-flush ang system taun-taon ng solusyon ng suka. I-circulate ang solusyon sa loob ng 30 minuto upang matunaw ang scaling sa loob ng mga tubo at mga bahagi, at pagkatapos ay banlawan ito.

Mga Bentahe Kumpara sa Tradisyonal na Paglamig ng Hangin

Ang tiyak na init ng tubig ay mas mahusay kaysa sa hangin, at natural itong nagbibigay ng gilid sa sistema ng paglamig na gumagamit ng likido. Kung ang isang matagal na pag-load ay inilapat sa isang CPU, ang likidong paglamig ay magpapanatili ng temperatura na 40% na mas mababa kaysa sa kung ang parehong CPU ay pinalamig gamit ang isang air-cooled system. Ang mga liquid system ay nagbibigay ng mas mahusay na paglamig at mas tahimik dahil ang mga bomba ay gumagawa ng mas kaunting ingay, ang tubig ay gumaganap bilang isang natural na damper para sa ingay, at ang mga fan sa mga radiator ay mas tahimik. Ang mga liquid cooling system ay mas maliit sa laki, at madali silang maisasaayos sa isang compact na ITX build computer, na ginagawang kapansin-pansin ang computer na may mas mahusay na aesthetics.

Konklusyon

Binago ng Thermodynamics at engineering ang liquid cooling, na nagbibigay ng mas mahusay na pagganap ng CPU na may tumpak na machined flow path. Mga pattern ng tuluy-tuloy na daloy gamit ang mga pump at mahusay na radiator na ginagamit ng mga mangangalakal para magpainit sa paligid, na ginagawa itong maaasahang solusyon sa paglamig para sa mga modernong high computing na computer. Nag-aalok ang mga ito ng mas mahusay na thermal conductivity, isang mas makinis na disenyo, pinahusay na aesthetics, at mas tahimik na operasyon, na ginagawa silang mas mahusay na pagpipilian kaysa sa mga solusyon sa paglamig ng hangin at ginagawang sining ang pamamahala ng init.

Para sa praktikal na pagpapatupad ng mga liquid cooler ng CPU , isaalang-alang ang pagbisita sa ESGAMING liquid cooler page. Makakakita ka ng iba't ibang disenyo at kapasidad para sa mga cooler na ito na ginawa gamit ang pinakamataas na kalidad ng materyal.