電腦散熱的液氮散熱

時間 2022-04-18 23:06:42

1樓:大聖

吸收cpu發出的熱量使得液氮沸騰,液氮氣化之時吸收大量的熱量,能夠迅速地將蒸發皿溫度降至零下100℃左右。

液氮超低溫的優勢就在於可以給cpu加高壓,cpu/gpu的散熱完全不用擔心,因此可以嘗試平時不敢奢想的高壓,在高壓下就能衝擊更高頻率。即便是普通狀況下被定義為「不好超」的cpu,在液氮的推動下也能爆發出驚人的威力 。

導熱性能好——導熱性是乙個比較籠統的說法,包括了熱傳導係數、比熱等等概念。相對其它固體材料,金屬的導熱性決定了它更適合用於散熱器製造;比如銅的導熱快,鋁的散熱快等,這都是有金屬本身的特性決定的。

易於加工——延展性好,高溫相對穩定,可採用各種加工工藝;

易獲取——雖然金屬也屬不可再生資源,但供貨量大,不需特殊工序,**也相對低廉

2樓:小小新nt纅媡

提起液氮製冷超頻,很多人可能會倒吸一口涼氣,覺得這種做法太過誇張,似乎是遙不可及的事情。其實則不然,這要明白其中緣由、膽大心細,誰都可以的!

液氮製冷的核心部件就是蒸發皿,其作用就是陳放液氮,吸收cpu發出的熱量使得液氮沸騰,液氮氣化之時吸收大量的熱量,能夠迅速地將蒸發皿溫度降至零下100℃左右!

由於液氮氣化時吸熱非常快,因此空氣中的水蒸氣將會凝結在銅管表面,所以必須在外面套一層絕緣橡膠材料,這種材料還必須要有保溫作用,以防止液氮產生的「冷能」浪費,在超頻過程中節省液氮用量!

容器底部的銅底做成了蜂窩狀,顯然是為了增加液氮和銅塊的接觸面積,這樣能夠加速液氮的沸騰,達到迅速製冷的目的。

底座部分的防護工作也不容忽視,cpu附近的溫度非常低,所以盡可能不讓他與空氣接觸,防止冷凝產生的露水滴落在主機板上產生悲劇事故!

可能有些人覺得比較納悶,這個蒸發皿就相當於乙個散熱器,那麼散熱器為什麼沒有扣具呢?是用液氮超頻自然在開放環境下進行,這樣的話只要將蒸發皿立在cpu上面就可以了,導熱矽脂都不需要(好像還沒有能禁受住-100℃低溫的導熱矽脂),銅管自身的重量就能夠很好的傳熱了。

橡膠外套的保溫作用在實際操作中也是非常方便,當有需要移動容器的時候,手指就不會被凍傷了。

液氮製冷當然少不了液氮,其實液氮並不是什麼新鮮玩意,工業用純度較低的液氮**也是很便宜了,這麼大一桶也只要幾十塊錢,一般來說這一桶可以連續使用好幾個小時,足夠將cpu效能榨乾。

使用保溫杯新增液氮是最合適不過了。雲霧瞭繞中,cpu恍然置入仙境!

液氮超低溫的優勢就在於可以給cpu加高壓,「高壓之下必有勇夫」,cpu/gpu的散熱完全不用擔心,因此可以嘗試平時不敢奢想的高壓,在高壓下就能衝擊更高頻率。即便是普通狀況下被定義為「不好超」的cpu,在液氮的推動下也能爆發出驚人的威力 ! 在散熱片材料的選取上,主要考慮以下三方面的:

1.導熱性能好——導熱性是乙個比較籠統的說法,包括了熱傳導係數、比熱等等概念。相對其它固體材料,金屬的導熱性決定了它更適合用於散熱器製造;比如銅的導熱快,鋁的散熱快等,這都是有金屬本身的特性決定的。

2.易於加工——延展性好,高溫相對穩定,可採用各種加工工藝;

3.易獲取——雖然金屬也屬不可再生資源,但供貨量大,不需特殊工序,**也相對低廉;

依據以上三點,就確定了散熱片所用材料型別。上文在介紹熱傳導係數與比熱值的時候,已經說明了這些問題。但在材料選取的時候,除了要綜合考慮導熱引數的高低以外,還需要兼顧到材料的機械效能與**。

熱傳導係數很高的金、銀,由於質地柔軟、密度過大、及**過於昂貴而無法廣泛採用;鐵則由於熱傳導率過低,無法滿足高熱密度場合的效能需要,不適合用於製作計算機空冷散熱片。銅的熱傳導係數同樣很高,可礙於硬度不足、密度較大、成本稍高、加工難度大等不利條件,在計算機相關散熱片中使用較少,但近兩年隨著對散熱裝置效能要求的提高,越來越多的散熱器產品部分甚至全部採用了銅質材料。鋁作為地殼中含量最高的金屬,因熱傳導係數較高、密度小、**低而受到青睞;但由於純鋁硬度較小,在各種應用領域中通常會摻加各種配方材料製成鋁合金,藉此獲得許多純鋁所不具備的特性,而成為了散熱片加工材料的理想選擇。

各種鋁合金材料根據不同的需要,通過調整配方材料的成分與比例,可以獲得各種不同的特性,適合於不同的成形、加工方式,應用於不同的領域。熱傳導係數表中列出的5種不同鋁合金中:aa6061與aa6063具有不錯的熱傳導能力與加工性,適合於擠壓成形工藝,在散熱片加工中被廣為採用。

adc12適合於壓鑄成形,但熱傳導係數較低,因此散熱片加工中通常採用aa1070鋁合金代替,可惜加工機械效能方面不及adc12。aa1050則具有較好的延展性,適合於沖壓工藝,多用於製造細薄的鰭片。

散熱片的製造材料是影響效能的重要因素,選擇時必須加以注意!當前絕大多數的低端cpu散熱器都是採用鋁合金,原因自然是材料及製造成本低廉,效能難免會受到一定的限制;中高階散熱器為了適應發熱裝置功率的不斷提公升,增強散熱效能,則會在散熱片中不同程度的採用銅作為吸熱部件或散熱鰭片。當然,採用具有較強導熱能力的材料只是製造高效能散熱片的基礎,散熱片的材質並不能決定其整體效能,提高散熱片效能的真正精髓還是在於產品設計。

散熱片的吸熱效果主要取決於散熱片與發熱物體接觸部分的吸熱底設計。效能優秀的散熱片,其吸熱底應滿足四個要求:吸熱快、儲熱多、熱阻小、去熱快。

1.吸熱快,即吸熱底與發熱裝置間熱阻小,可以迅速的吸收其產生的熱量。

為了達到這種效果,就要求吸熱底與發熱裝置結合盡量緊密,令金屬材料與發熱裝置直接接觸,最好能夠不留任何空隙。

2.儲熱多,即在去熱不良的狀態下,可以吸收較多的熱量而自身溫度公升高較少。

提出此要求的目的是為了應付發熱裝置功率突然提公升,或風扇停轉等散熱器效能突然喪失的狀況。眾所周知,cpu、顯示核心等高速半導體晶元在滿負荷工作時所產生的熱量較閒置狀態下大幅增加;散熱器失效時,發熱裝置所產生的熱量無法及時散失,情況更是危險。此類狀況中,如果散熱片吸熱底沒有一定的儲熱能力作為熱量的緩衝,散熱片與發熱裝置本身的溫度都會迅速公升高,輕則由於溫度的迅速變化加快裝置老化,重則未能及時發動過溫保護機制導致裝置燒毀。

因此,散熱片的儲熱能力就是其抑制發熱裝置溫度激增的能力,對散熱效果並沒有直接的影響。

3.熱阻小,即傳導相同功率熱量時,吸熱底與發熱裝置及鰭片兩個介面間的溫差小。

散熱片的整體熱阻就是由與發熱裝置的接觸面開始逐層累計而來,吸熱底內部的熱傳導阻抗是其中不可忽視的一部分。由於計算機風冷散熱器所針對的發熱裝置通常體積較小,為了將吸收的熱量有效地傳導到盡量多的鰭片上,因此還需要吸熱底有較好的橫向熱傳導能力。

4.去熱快,即能夠將從發熱裝置吸收的熱量迅速的傳導到鰭片部分,進而散失。

吸熱底與鰭片部分間的結合情況,即結合面積與熱傳導的介面阻抗,對能否達成此要求起著決定性的作用。 既然已經提出要求,在設計方面應該採取哪些措施來滿足它們呢?

1.提高與cpu接觸面的平整度。為了提公升吸熱能力,希望散熱片與發熱裝置緊密結合,不留任何空隙,可惜這是無法實現的。

因此,應採用具有較低熱阻及較佳適應性的材料填充其中的空隙,這便是導熱膏的用武之地。但導熱膏的熱阻始終要高於加工散熱片的金屬材料,要想根本上提高散熱片吸熱底的吸熱能力,就必須提高其底面平整度。平整度是通過表面最大落差高度來衡量的,通常散熱片的底部稍經處理即可達到0.

1mm以下,採用銑床或多道拉絲處理可以達到0.03mm,而cnc銑床或研磨則可以達到更好的效果,我們將在後文進行具體介紹。總之,散熱片的吸熱底越平整,越有利於熱量吸收,但由於無法做到完美,塗抹導熱膏成為了安裝散熱器的必須步驟。

2.材料的比熱容要高。前文中已經介紹了比熱容的概念,從中可以得知:

令1千克的銅溫度公升高1℃需要吸收93卡的熱量,而令千克鋁溫度公升高1℃則需要吸收217卡的熱量。那麼是否採用鋁質吸熱底的散熱片可以獲得更好的儲熱效果呢?並非如此!

因為具體物體的儲熱能力還決定於其質量,具體到散熱片的吸熱底,相同體積下,就決定於材質密度——銅的密度為8933 kg/m^3,鋁的密度為2702 kg/m^3。不妨依下述公式計算一下銅與鋁的體積比熱容:

cv=ρ x cm

銅的體積比熱容=8933 kg/m^3 x 93kl/kg*°c≈0.83 x 10^6 kl/ m^3*k

鋁的體積比熱容=2702 kg/m^3 x 217kl/kg*°c≈0.58 x 10^6 kl/ m^3*k

結果很清楚了,相同體積的銅與鋁材(包括各種鋁合金),發生相同的溫度變化時,銅可以比鋁多吸收約40%的熱量,即可以更好的抑制發熱裝置溫度的激增。這正是中高階散熱器即便不採用全銅設計,也要採用銅鋁結合的吸熱底設計的原因。

除了材質上選擇具有更高「體積比熱容」的材料外,還可以在吸熱底的形狀設計上進行發揮——保持吸熱底厚度不變,增大底面積,或者保持底面積不變,增加吸熱底的厚度,都 可以增大吸熱底體積,進而提高熱容量。

材料的熱傳導係數要高。要降低吸熱底內部熱阻,採用熱傳導係數更高的銅的確是比鋁合金更好的選擇,也正是許多中高階散熱器所採用的方法。確定了吸熱底的材質,還可以通過調整吸熱底的形狀設計改變其熱阻。

此時,就面臨著吸熱底縱向與橫向熱阻的平衡問題。

根據熱傳導的基本常識——截面積越大,熱阻越小,厚度越大,熱阻越大。具體到吸熱底的形狀設計——面積越大,厚度越薄,縱向熱阻越小;相反,厚度越厚,橫向熱阻越小,鰭片的有效連線面積越大。縱向與橫向熱阻分別對吸熱底的形狀提出了互相矛盾的要求,這就需要設計者在其中作出權衡,選擇合適的面積、厚度與形狀,令縱向與橫向熱阻都可達到要求,如果沒能尋找到合適的平衡點,則可能出現一些對導熱甚至散熱片整體效能造成嚴重不利影響的情況:

厚度大,面積小——橫向熱阻小,可有效利用連線其上的鰭片,但縱向熱阻大,增加了散熱片的整體熱阻,不利於整體效能提高。

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