Progetto COOLING CPU

[Lucifero]

Sto progettando un dissipatore "senza cambio di stato".
Qualche suggerimento?

Dimensioni:
BASE 55x55 mm - Cu spess. 3.0 mm
SCAMBIATORE 140x140x140 mm - Cu spess. 0.3 mm
ALTEZZA TOTALE 165 mm

n° 2 ventole PWM 140 mm

n° 8 PIPES di TRASMISSIONE LIQUIDO / ESPANSIONE diam. 8 mm

So perfettamente che le heat-pipes sono molto più efficienti, ma collassano (o, almeno, entrano in deficit di efficienza) facilmente.
Quindi ho pensato ad un heatsink "attivo", ovvero con ricircolo forzato di liquido refrigerante a pressione atmosferica.

Qualcuno ha già fatto esperimenti in merito?

Qui il rendering dello stato attuale (ver. 0.3):



Grazie a tutti per eventuali suggerimenti!
LF

[Damiano]

Progettino molto interessante.

Con perdita di efficienza delle hp cosa intendi?

Una heatpipe da 6mm da sola tira anche centinaia di W, tutto sta nelle temperature a cui la si vuole far lavorare. Domani in serata ti posto un paio di grafici in proposito.

Per quanto riguarda la base invece puoi pure scendere di dimensioni a 50x50mm e se usi hp/tubi stare anche sui 2mm di spessore, qui il segreto sta nell'avvicinare il più possibile la sorgente termica allo scambiatore primario(hp) vedesi l'hdt, a patto di avere un sistema di ritenzione che te lo permetta(ponte).



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[traskot]

Seguo molto interessato.

[Lucifero]

Ciao Damiano, grazie per l'interesse !!! Contavo, a prototipo ultimato, di sottoporvi (come CT) appunto una prova...

La perdita di efficienza delle HP di cui parlo è relativa alla velocità di trasmissione, condensazione e ritorno, che interviene a determinate temperature, pressioni ed inclinazioni delle stesse, in quanto il processo di capillarità tende a saturarsi o ad entrare in conflitto con la gravità.

Ovviamente parlo di un sistema al di sotto del collasso, quindi con opportunità di cambio di stato.

La base è stata un po' sovradimensionata al fine di aumentare di qualche grammo la massa "bassa" (non so ancora quanto peserà questo trabiccolo, ma sicuramente non poco...) e quindi l'inerzia termica in prossimità della fonte di calore (un po' il vecchio principio dei dissipatori aria-aria), oltre che per agevolare il posizionamento in fase di installazione.

Le Pipes sono state pensate dia 8 mm anche per una questione di "robustezza" e "supporto", in quanto le alette non devono essere "autoportanti" e poi devono garantire un'agevole passaggio del flusso refrigerante.

Parte delle Pipes (la parte alta che si vede tra una piastra di distribuzione e l'altra delle alette) è riservata a "vaso di espansione chiuso" sfruttando l'aria rimanente come "molla di ritorno" in modo da mantenere il sistema il più isobaro possibile (nei limiti delle fasi di compressione determinate dai dT).

Il sistema è stato pensato per un OC abbastanza spinto, in sostituzione di un sistema a liquido, integrando il tutto.

Non so se sia mai stato provato un sistema simile (ne ricordo uno, costosissimo, a "metallo liquido", ma senza ricircolo forzato) e FEMM, attualmente, mi dà quasi torto (ma non è possibile impostare le variabili di velocità e composizione del fluido refrigerante), ma credo che una prova pratica su un prototipo possa fugare ogni dubbio: o va o non va .

Unico "neo" del sistema (forse non è l'unico, ma ogni scarrafun è bbell a mamm soia ) sono le dimensioni, attualmente un po' elevate (anche per consentire un flusso d'aria utile a investire i mosfet a bordo MB) e forse proibitive per sistemi con RAM ad alto profilo (dovrei alzare la curva delle Pipes di una ventina di mm, ma sforerei sull'altezza massima per un case standard ATX).

Come si può vedere dall'insieme in trasparenza vi è una pompa archimedea, aiutata da un collettore "alla" Venturi, che varia la portata in funzione della temperatura:


Grazie ancora per l'interesse e resto in attesa di tutte le tue considerazioni e, soprattutto, dei tuoi consigli!

LF

[Lucifero]

Grazie traskot.

Spero che il progetto possa crescere (se ne vale la pena) e generare un prototipo da poter collaudare.



LF

[Damiano]

La perdita di efficienza delle HP di cui parlo è relativa alla velocità di trasmissione, condensazione e ritorno, che interviene a determinate temperature, pressioni ed inclinazioni delle stesse, in quanto il processo di capillarità tende a saturarsi o ad entrare in conflitto con la gravità.

in realtà questo è un ostacolo ormai superato; la problematica del lavoro contro gravità visto con le HP a capillarizzazione assiale è stato risolto diversi anni fa conl'introduzione delle HP a capillarizzazione sinterizzata:

A cui da qualche anno si sono affiancate le ultime composite di zalman che uniscono la praticità della capillarizzaione sinterizzata alla efficienza(portata) di quelle assiali:

I risultati di tale tecnologia si sono palesati anche all'interno dei nostri test dove le ultime soluzioni della azienda in questione si sono messe chiaramente in luce grazie proprio all'utilizzo ti tali heatpipes.
Il problema grosso qui è la reperibilità delle sinterezzate che in lotti da 10 o giù di li non si trovano a buon mercato anzi! qualche anno fa io mi ero dilettato con le assiali + azeotropo di acetone + metanolo in miscela con acqua e avevo ottenuto discreti risultati portando un C2D in OC senza grossi problemi.
Era un waterblock ibrido con base alettata su cui ho brasato le heatpipes che venivano raffreddate direttamente dall'acqua del loop di raffreddamento; due livelli di rugiada con pipe centrali agressive sul die e esterne di buffer con punto di condensazione più elevato:

Non so se sia mai stato provato un sistema simile (ne ricordo uno, costosissimo, a "metallo liquido", ma senza ricircolo forzato) e FEMM, attualmente, mi dà quasi torto (ma non è possibile impostare le variabili di velocità e composizione del fluido refrigerante), ma credo che una prova pratica su un prototipo possa fugare ogni dubbio: o va o non va .

Danamics LMX, aveva pure lui una pompa però. Usava metallo liquido mosso da una pompa elettromagnetica:
http://www.coolingtechnique.com/news...erleggera.html

Il problema grosso di quella e di questa soluzione è uno, la superficie di scambio termico tra cpu e mezzo di trasporto; usando tubi da 8mm sulla base hai una superficie vincolata alla sola superficie esterna degli stessi con i limiti di trasporto termico imposto dall'acqua(ammesso che si usi l'acqua/basso conduttore termico); Danamics aveva girato l'ostacolo pompando sulle prestazione del fluido termico(metallo liquido) ma ciò nonstante pagava ancora lo scotto della scelta di utilizzare tubi per l'interfaccia termica.
Anche le Hp sono ovviamente tubi ma dalla loro sfruttando l'evaporazione dell'azeotropo che gli permette di muovere carichi termici che un tubo anche da 10mm riempito d'acqua si sogna.
Sinterizzate:

Sintering Powder		Diameter
t=spessore	Copper	4 mm	5 mm	6 mm	8 mm
t = 2.0mm	--	0.35~0.60; 5	--	--
t = 2.5mm	--	0.04~0.06; 25	0.03~0.05; 40	--
t = 3.0mm	--	0.03~0.05; 30	0.03~0.04; 60	--
t = 4.5mm	--	--	--	0.003~0.011; 70
Round	--	0.03~0.05; 35	0.02~0.03; 65	0.002~0.004; 80
R[°C/W]; Qmax[Watt]

Composite:

Items	Description
Container Material	Copper (JIS C1020)
Coolant	Distilled, De-lonized Water
Methanol
Acetone
Pipe Diameter	2 mm ~ 25.4 mm
Min. Thickness	1.2 mm
Min. Bend Radius	Ø6 -> R9 (1.5 times)
Allowable inclination Angle	(At Top Heat Mode) 5° max
Allowable Operating Temperature	-50°C ~ 200°C
Storage Humidity (%RH)	5~90% RH
Storage Temperature (°C)	5~60°C
Max. heat capacity	5W~600W per single pipe
Surface Finish	Ni or Anti-Oxidation coating

una composita da 25mm tira 600W se tenuta sostanzialemnte in verticale!
Non vorrei smantellare l'entusiasmo ma imo una soluzione del genere a meno di non usare nanoliquidi e simili avrà come performance quelle di un MB-06 di oclabs; un wb di 5 generazioni fa. Per carità un processore lo tieni senza problemi ma siamo lontani da un impianto a liquido/AIO top di gamma che sfruttano acqua pressurizzata e ampie superfici di scambio termico per operare.
Fossi in te io accantonerrei l'ipotesi di un ricircolo forzato e punterei piuttosto sull'utilizzo della potenza dei cambi di stato degli azeotropi, magari utilizzando una pompa per riportare il vapore condensato alla base evitandoci cosi i problemi dettati dalla capillarizzazione.
Ho in merito un interessante articolo su PDF a casa, post cena carico tutto sul forum e son sicuro che ti darà diversi spunti!
Dal mio punto di vista oggi come oggi se si vuole ottenere una soluzione performante bisogna puntare su due cose: azeotropi/miscele varie e materiali conduttori con una forte inclinazione verso la grafite vedesi panasonic che ha tirato fuori fogli con conducibilità termica alle stelle. In ultimo ci sono anche le "foam" costano uno sproposito vero ma iniziano a spararci in orbita i satelliti con questi sistemi di raffreddamento.

Unico "neo" del sistema sono le dimensioni, attualmente un po' elevate (anche per consentire un flusso d'aria utile a investire i mosfet a bordo MB) e forse proibitive per sistemi con RAM ad alto profilo (dovrei alzare la curva delle Pipes di una ventina di mm, ma sforerei sull'altezza massima per un case standard ATX).

Il downsizing in fase di progettazione deve essere l'ultimo dei problemi, a rimpicciolire si fa sempre in tempo

[Lucifero]

ARRIGRAZIE!!!

Mi sta venendo un'idea folle: provare l'utilizzo di HP con una pompa a polverizzazione ed alta velocità...

Quindi FEMM non aveva torto.

Il sinterizzato è, suppongo, Cu non isotopico... o comunque un materiale termoconduttivo.

Perché la grafite (allotropo di C) come conduttore al top? Hanno studiato e ricomposto un reticolo vicino al diamante? C'entra il grafene?

Se si usasse un sinterizzato "aperto" di nanopolveri Cu-Ag, secondo te?

Devo pensarci e rivedere il tutto... mumble...

Come azeotropo, a questo punto, pensavo a Acetone+Tetracloruro di C+Acqua (l'acetone come legante polare per il tetracloruro e l'acqua come stabilizzante antidetonante), ma bisogna fare due calcoli con le pressioni...

Per la superficie di contatto avevo già pensato ad una saldatura ionica (materiali identici che si saldano per "simpatia" se opportunamente eccitati) quindi senza ponti termici negativi.

Stimolante questa sfida, estremamente stimolante (visto che viviamo sulla Terra, perché a G=0 le cose sarebbero meno complicate).

Leggerò con avidità tutto ciò che mi invierai.

Grazie ancora,
LF

- - - Aggiornato - - -

Ho scoperto ora il tastino "Grazie!".

Sorry per i post precedenti.

LF

[Damiano]

in allegato hai un pdf in materia; se mi giri una mail in pm ti mando anche un paio di screen fatti tempo addietro che sono pesantucci da inserire qui sul forum.

Inoltre mi riallaccio alle HP e da qui puoi vedere il comportamento in funzione della temeperatura:

Il sinterizzato è, suppongo, Cu non isotopico... o comunque un materiale termoconduttivo.

http://www.ysxbcn.com/down/2014/01_en/40-p0292.pdf

Perché la grafite (allotropo di C) come conduttore al top? Hanno studiato e ricomposto un reticolo vicino al diamante? C'entra il grafene?

Yes sir, stessa struttura del diamante e conducibilità termica di 1600w/mk

Stimolante questa sfida, estremamente stimolante (visto che viviamo sulla Terra, perché a G=0 le cose sarebbero meno complicate).

Benvenuto nel mondo dei dissipatori, noi li analizziamo da un punto di vista sicuramente più tecnico del 99,99% del web ma volendo ce ne sarebbe cosi da scrivere

[M346]

Mamma mia!

ste discussioni mi fanno sentire tremendamente ignorante, ogni 5 parole che scrivete due le devo googlare

Ci sono più informazioni in sta pagina di th che in interi forum su altri lidi, altro livello proprio ma di brutto pure!

Grande CT!, gente sveglia che sa un botto ma che non é il solito nerd brufoloso sfigatello!

[lucatambu]

spaventato dai discorsi di Lucifero & Damiano,
lucatambu cerca di nascondersi nella lavatrice ...