Фазовый переход. Пассивное охлаждение

[Shaj]

Фазовый переход. Пассивное охлаждение

Родилась, как мне кажется, многообещающая идея пассивного охлаждения сразу всех рабочих элементов компьютера. Идея теплообменника родилась здесь http://www.tehnari.ru/f104/t33958/, а принцип одновременного охлаждения всех элементов был реализован здесь http://www.tehnari.ru/f133/t32172/index24.html.

Итак, по большому счету предлагается поместить комп в термосифон. Иначе говоря, компьютер со всеми потрохами (за исключением пока оптики и жестких дисков?) помещается в герметичный корпус, заполненный диэлектрической рабочей жидкостью. Пока все, как в маслокомпе (за исключением герметичности) , но отличие состоит в том, что добавляется характерный для термосифона элемент- конденсатор.
Принцип работы системы прост: жидкость, нагреваясь от тепловыделяющих элементов компьютера, испаряется с поглощением тепла при фазовом переходе и, поднимаясь вверх, попадает в конденсатор.
На выходе имеем пассивную систему охлаждения без подвижных частей. В конденсаторе, как явствует из названия, жидкость конденсируется с выделением тепла и самотеком под действием гравитации возвращается в рабочий корпус. Тепло, выделенное в конденсаторе отводится в окружающую среду пассивными теплообменниками.
На словах все предельно просто. Но тут от идеи до грамотного воплощения- целая пропасть.
Именно поэтому посчитал нужным создать эту ветку. Хочу привлечь энтузиастов для совместного решения этой проблемы.
"Крупными мазками" можно набросать приблизительно следующий список задач:
1. Выбор рабочей жидкости (физические, химические и диэлектрические свойства)
2. Расчет параметров теплообмена, включая критические режимы (выделяемое тепло, температурный режим, эффективность теплообмена, кол-во жидкости и необходимая мощность конденсатора). Считаю, что если заводиться на такой проект так только с прицелом на экстремальный разгон.
3. Выбор адекватного железа для максимального разгона.
4. Эффективная и компактная компоновка, оптимизация распределения тепла по объему
5. Техническое решение вопросов герметизации и создания вакуума (степень вакуума будет зависить от решений по пп.1 и 2). Сюда входит и решение проблемы герметичных кабельных соединений с периферией.
6. Расчет и проектирование эфективного теплообменника на конденсаторе.
7. Вопросы безопасности (взрыво/пожаро и пр.)
8. Ну и дизайн, конечно! Такую классную вещь нельзя делать некрасивой.

Ну так что? Загорится кто-нибудь идеей? А то мы все водиночку лабаем, а ведь вместе горы свернуть можно. Сколько на форуме спецов в совершенно разных областях!

 

[Long Cat]

Соорудить что-то вроде



Где бы найти такую чудесную жидкость. Может быть, этиловый спирт?

 

[groks]

1. Спирт этиловый, спирт изопропиловый. Остальные либо агрессивны, либо имеют слишком низкую температуру кипения. Уже у ИПСа т.к. 89,5. Да и для здоровья ИПС не очень ... .
2. Совершенно нереально.
Герметизация и вакуум задолбают.

 

[Shaj]

Соорудить что-то вроде
Посмотреть вложение 16490
Где бы найти такую чудесную жидкость. Может быть, этиловый спирт?

Касторовое масло растительного происхождения, оно получается из семян клещевины. Основная область использования - пропитка бумажных конденсаторов для работы в импульсных условиях.
Плотность касторового масла 0,95-0,97 т/м3, температура застывания от -10 ° С до -18 ° С.
Его диэлектрическая проницаемость при 20° С составляет 4,0 - 4,5, а при 90° С -  = 3,5 - 4,0; tg при 20° С равен 0,01- 0,03, а при 100° С tg = 0,2- 0,8; Епр при 20° С равно 15- 20 МВ/м. Касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте. В отличие от нефтяных масел касторовое не вызывает набухания обычной резины. Этот диэлектрик относится к слабополярным жидким диэлектрикам, его удельное сопротивление при нормальных условиях составляет 108 - 1010 Oм? м.
Неплохой диэлектрик для фазового перехода- раствор касторки в спирте. Концентрацией подбирается точка кипения.
Бензол, органическое соединение C6H6, простейший ароматический углеводород; подвижная бесцветная летучая жидкость со своеобразным нерезким запахом; tnл 5,5°C; tkип 80,1°С; плотность 879,1 кг [м3 (0,8791 г/см3) при 20°С; n20D 1,5011. С воздухом в объёмной концентрации 1,5-8% Бензол образует взрывоопасные смеси. Бензол смешивается во всех соотношениях с эфиром, бензином и др. органическими растворителями; в 100 г Бензол при 26°С растворяется 0,054 г воды; с водой образует азеотропную (постоянно кипящую) смесь (91,2% Бензол по массе) с tkип 69,25°С.
БЕНЗОЛ - физические свойства
Температура кипения: 80°C
Температура плавления: 6°C
Относительная плотность (вода = 1): 0.9
Растворимость в воде, г/100 мл при 25°C: 0.18
Давление паров, кПа при 20°C: 10
Относительная плотность пара (воздух = 1): 2.7
Относительная плотность смеси пар/воздух при 20°C (воздух = 1): 1.2
Температура вспышки: (c.c.) -11°C
Температура самовоспламенения: около 500°C
Пределы взрываемости, объем% в воздухе: 1.2-8.0
Koэффициент распределения октанол/вода как lg Pow: 2.13


ДИЭТИЛОВЫЙ ЭФИР: ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Природные и антропогенные источники: Выделяется в небольшой концентрации гречихой при цветении.
Плотность: 0,7135 (20°C, г/см3)
0,70778 (25°C, г/см3)
Показатель преломления (для D-линии натрия): 1,3526 (20°C)
Давление паров (в мм.рт.ст.): 1 (-74,3°C)
10 (-48,1°C)
40 (-27,7°C)
200 (2,2°C)
400 (17°C)
Диэлектрическая проницаемость: 4,3 (25°C)
Дипольный момент молекулы (в дебаях): 1,15 (20°C)
Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа•с): 0,242 (20°C)
Поверхностное натяжение (в мН/м): 17,01 (20°C)
Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/моль•K): 172 (ж) Энтальпия кипения ΔHкип (кДж/моль): 26,6 Температура вспышки в воздухе (°C): -41 Температура самовоспламенения на воздухе (°C): 164 Теплота сгорания Qp (кДж/моль): 2726,7 Критическая температура (в °C): 193,4 Критическое давление (в МПа): 3,61 Дополнительная информация:
Входит в список IV (прекурсоры) наркотических и психотропных веществ.

Метил-трет-бутиловый эфир — Википедия
MTBE - Wikipedia, la enciclopedia libre

 

[Shaj]

Вопрос к админам.
В случае возникновения интереса форумчан к этой ветке, возможно ли ее разделение на подуровни в соответствие с указанными мной в тексте задачами?

 

[Long Cat]

Движок форума позволяет разделять темы и переносить посты.

 

[Shaj]

Движок форума позволяет разделять темы и переносить посты.

Я вообще- то о древовидной структуре спросил, а не о разделении. Возможно создание ветки с подветками?

 

[Валерий]

Возможно, только пока непонятна востребованность темы.

 

[Shaj]

Возможно, только пока непонятна востребованность темы.

Это я "про запас" спросил и из теоретического любопытства. )

 

[HOMEP2212]

Идея конечно хорошая, но возникнут большие проблемы с герметизацией. Оптику все равно придется оставлять вне жидкости. А провода от неё проводить в герметизированный отсек. Вот тут-то и сама засада будет. Как провести кабели из негерметичного отдела компа в герметичный не нарушив при этом герметизации.

Охлаждать конденсат рабочей жидкости можно в обычном радиаторе от скажем мотоцикла. Есть куча моделей мотоциклов с водяным или масленным охлаждением, где сама охлаждающая жидкость, охлаждается проходя в радиаторе под действием набегающего потока воздуха при движении. Shaj, в твоем проекте наврятли нагрев жидкости будет происходить до температур 80-100 градусов по Цельсию. Так что и охлаждение можно осуществлять просто прохождением жидкости через такой радиатор. При этом набегающий поток воздуха не нужен будет (при желании сделать всегда можно добавив куллер), так как площадь такого радиатора довольно таки для достаточного охлаждения.

P.S. Надеюсь я все понятно расписал и не где не запутал читателей.

 

[Shaj]

Идея конечно хорошая, но возникнут большие проблемы с герметизацией. Оптику все равно придется оставлять вне жидкости. А провода от неё проводить в герметизированный отсек. Вот тут-то и сама засада будет.

Залить метровым слоем эпоксидки, и мать ее...!

 

[HOMEP2212]

Залить метровым слоем эпоксидки, и мать ее...!

Не уверено, что до конца поможет, но кто его знает...

 

[kashakru]

...Офф. народ а оно вам нафига???
такой гемор. или спортивный интерес.
или это как -приварить паровоз к релься и поспорить кто побидит сварка или паровоз? )
достаточно поставить большие радиаторы и всё. зачем что-то выдумывать? и городить неимоверную конструкцию. Люди всё гениальное просто!!!

 

[Taper]

Вижу главную проблему в подборе жидкости. Если ее решить остальное не проблема.

 

[Taper]

Метил-трет-бутиловый эфир – температура подходит, но летуча, горюча и взрывоопасна.
К сожалению не нашел ни одной негорючей или трудно воспламеняющейся жидкости с температурой кипения 50 – 80С.

 

[HOMEP2212]

...Офф. народ а оно вам нафига???
такой гемор. или спортивный интерес.
или это как -приварить паровоз к релься и поспорить кто побидит сварка или паровоз? )

По сути это так, но ведь интересно.

 

[Shaj]

...Офф. народ а оно вам нафига???
такой гемор. или спортивный интерес.
или это как -приварить паровоз к релься и поспорить кто побидит сварка или паровоз? )
достаточно поставить большие радиаторы и всё. зачем что-то выдумывать? и городить неимоверную конструкцию. Люди всё гениальное просто!!!

Не наш человек! :tehnari_ru_854:
Наш человек ставит утюг в холодильник только чтобы удовлетворить свою страсть познания. Наверное, это сродни альпинизму. Если никто на гору еще не взбирался- интересно попробовать первым.

 

[Shaj]

Метил-трет-бутиловый эфир – температура подходит, но летуча, горюча и взрывоопасна.
К сожалению не нашел ни одной негорючей или трудно воспламеняющейся жидкости с температурой кипения 50 – 80С.

Температуру кипения можно ополовинить при условии создания технологически легкодостижимого вакуума. Делается это так. Герметичная система заливается рабочей жидкостью и нагревается до бурного кипения жидкости. Пар выпускается в заранее установленный в системе кран. Затем нагрев прекращают, а кран закрывают. При остывании жидкости и паров в системе создается достаточное разрежение.

 

[Taper]

Я эту сказку пробовал. Так я делал свою первую тепловую трубку. Спасет только вакуумный насос.

 

[Taper]

Главный вопрос какая жидкость берется за основу?