Охолодження випаровуванням. СПК

Матеріал з Вікі ЦДПУ
Перейти до: навігація, пошук
Довідник Список використаних джерел Список учасників НОП

Охолодження випаровуванням порівняно з конкуруючими методами теплопровідності, конвекції і теплового випромінювання є найбільш ефективним способом охолодження системи чи предмету.

Системи закритого випаровування

В металі, що добре проводить тепло (наприклад мідь), роблять багато вертикальних паралельних отворів, через які знизу прокачується охолоджувальна рідина (зазвичай вода). Вона випаровується і забирає значну кількість енергії (латентного тепла), що дуже ефективно охолоджує метал. Пара витягується і проходить через повітряний конденсатор, де конденсується і вивільняє тепло.

Отвори мають протилежні плоскі поверхні, через що бульбашки пари виробляють більш турбулентний плин, тим самим запобігаючи плівковому кипінню з недостатньою теплопередачею від металу до рідини.

Великою перевагою випарного охолодження над іншим методом охолодження є дуже висока ефективність і захист від перегріву, за умови, що охолоджуюча рідина перекачується. З водою можна досягти максимального теплового потоку 300 кВт/м2, не пошкоджуючи поверхні теплообміну.

Щоб випарувати воду при 100 °C і 1013 мбар потрібно витратити ΔU = 2257 кДж/кг. Натомість питома теплоємність рідкої води лише 4,187 кДж/(кг·K). Для того, щоб досягти такого ж відводу тепла зі звичайним водяним охолодженням з однаковою циркуляцією охолоджуючої рідини, вода повинна бути підігріта до 540 K.

Порівняння результатів

У наступній таблиці показано приклади систем охолодження з анодами різних типів та їхнє максимальне питоме навантаження.

Спосіб охолодження Тип аноду Максимальне питоме навантаження
Пасивне охолодження графіт, молібден 10 Вт/см²
Повітряне охолодження зовнішній анод з міді з ребрами охолодження 50 Вт/см²
Водяне чи масляне охолодження зовнішній анод з міді, занурений в охолоджуючу рідину 100 Вт/см²
Охолодження випаровуванням зовнішній анод з міді, з якого випаровується вода 500 Вт/см²

Очевидно, що найбільша ефективність у системи охолодження випаровуванням. При цьому використовується значна теплоємність випаровування води.

Системи відкритого випаровування

Установки, в яких в якості холодоагенту (робочого тіла) використовується сухий лід, рідкий азот або гелій[1], що випаровується в спеціальній відкритій ємності (склянці), встановленій безпосередньо на охолоджуваному елементі. Використовуються в основному комп'ютерними ентузіастами для екстремального розгону апаратури («оверклокінгу»). Дозволяють отримувати найнижчі температури, але мають обмежений час роботи (вимагають постійного поповнення склянки холодоагентом).

Джерела

  • Hans Heinrich Meinke, Friedrich-Wilhelm Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik. Springer 1992, ISBN 3-540-54715-0
  • Tom Lewis: Empire of the Air: The Men Who Made Radio. Harpercollins 1991, ISBN 0-06-018215-6

Посилання

  1. Phenom II X4 на частоті 6.5 ГГц: рідкий гелій і жодного шахрайства