¿Qué pasaría si pusieras una gran cantidad de metal líquido en un circuito de enfriamiento personalizado en lugar de agua/refrigerante? ¿Qué desafíos enfrentarías? ¿Habría algún beneficio al hacer esto?
BONIFICACIÓN: ¿Qué pasaría si usaras tubos de cobre en lugar de tubos estándar de plástico/vidrio y bombearas metal líquido a través de los tubos de cobre? ¿Y también usaste un bloque de CPU de cobre?
Respuesta1
Todo en la respuesta de Keltari es correcto, solo quiero ampliarlo con otra información importante:
Cuando desea "transferir" calor, debe tener en cuenta dos valores principales: la conductividad térmica y la capacidad calorífica. En primer lugar, es la facilidad con la que se obtiene/cede calor de/hacia otros materiales, como obtener el calor de una superficie caliente y transferirlo a una superficie fría. La segunda es cuánta energía puede almacenar.
La conductividad térmica de los metales líquidos es muy baja en comparación con la de los sólidos. El aluminio puro y sólido tiene una conductividad térmica de aproximadamente 200 W/(m K), el cobre puro es de aproximadamente 390 W/(m K). El mercurio, por otro lado, tiene un valor de aproximadamente 8,5 W/(m K) y el valor del agua es de aproximadamente 0,6 W/(m K). Por tanto, los metales líquidos son mejores que el agua para la transferencia de calor, pero mucho peores que los metales sólidos.
La capacidad calorífica es otra parte. Un cambio de temperatura de 1 K (es decir, un cambio de 1 °C o 2 °F) para el agua líquida requiere 4,187 kJ/kg, mientras que el mismo cambio para el mercurio es 0,125 kJ/kg, esto significa que el mismo calor de la superficie de la CPU genera 32 veces ¡Mayor cambio de temperatura en el mercurio!
Si lo pensamos simplemente, una conductividad 14 veces mejor y una capacidad calorífica 32 veces peor es aproximadamente un 50% peor en relación con la refrigeración por agua, y aún sin tener en cuenta otros factores peligrosos, como la toxicidad o los factores de cortocircuito. (Este cálculo no es correcto, porque hay muchos otros parámetros de los que dependen estos valores, como la temperatura actual, la presión y la disipación lateral en la transferencia, etc.)
Respuesta2
Si bien en la superficie esto podría parecer una buena idea, en realidad es unamuymala idea.
Hay dos metales (sin incluir las aleaciones) que son líquidos a temperatura ambiente: el mercurio y el galio.
En primer lugar, el mercurio esextremadamentetóxico y sólo debe ser manipulado por expertos.
galio voluntadcorroer el aluminio y el acero, que es por donde pasa el refrigerante para disipar el calor. Con el tiempo destruirá las juntas y los disipadores de calor, lo que provocará el siguiente problema.
Tanto el mercurio como el galio son conductores eléctricos. Si cualquiera de los dos líquidos se filtrara sobre los componentes electrónicos, podría provocar cortocircuitos e incluso dañarlos. Y nuevamente, el mercurio es extremadamente tóxico. Esto por sí solo es una razón para no usarlos.
El mercurio y el galio tienen una alta tasa de expansión volumétrica debido al calor. Bajo altas temperaturas, pueden expandirse mucho y la presión destruiría las líneas de enfriamiento.
El galio en sí no es un líquido enhabitacióntemperatura. Tiene un punto de fusión de 85,58°F (29,76°C), lo que significa que si la PC se apagaba y se enfriaba por completo, el galio se solidificaría. Por supuesto, esto podría causar problemas, ya que el líquido no podría fluir.
Editando algunos pensamientos más:
Mercurio es muy, muy pesado. Un litro de mercurio pesa menos de 13,5 kilogramos (30 libras). Un litro de galio pesa 13,02 libras (6 kilogramos). Se necesitaría una bomba enorme para mover ese líquido. El peso por sí solo podría hacer que los PCB se flexionen o rompan.
Respuesta3
Los refrigeradores de CPU de metal líquido ya existen:
http://www.guru3d.com/articles-pages/danamics-lmx-superleggera-review,1.html
Éste usa NaK: una aleación eutéctica de sodio y potasio, que es terriblemente reactiva con el aire, el agua y casi cualquier cosa:
https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-potassium_alloy
La misma aleación se utiliza para enfriar en la industria de la energía nuclear.
Respuesta4
Este tipo de cosas podrían ser bastante peligrosas y parecer un problema de seguridad importante para alguien que las pruebe en casa. Entonces, en serio, esta respuesta es hipotética: no intentes nada de esto en casa, etc.
La respuesta de @uDeves correcto que le preocuparían principalmente dos cosas:
conductividad térmica: Qué tan rápido se mueve la energía térmica (calor) a través de la sustancia.
capacidad calorífica: Cuánta energía térmica (calor) puede contener una sustancia (en este caso, antes de que esté demasiado caliente para absorberla).
El agua suele ser un excelente refrigerante porque tiene una capacidad calorífica bastante alta. Es decir, se necesita una cantidad relativamente grande de calor para calentarlo.
Dicho esto, creo que algunas de las otras respuestas sobreestimaron la importancia de la capacidad calorífica en este caso. El problema es que en realidad no solo estamos calentando una cantidad determinada de refrigerante; en cambio, el refrigerante fluye constantemente, de modo que básicamente nos preocupa
- [capacidad calorífica] * [caudal].
Por lo tanto, si se selecciona un refrigerante con una capacidad calorífica menor, la diferencia se puede compensar aumentando el caudal del refrigerante, hasta algún límite razonable, por ejemplo, cuando el calor por fricción del flujo de fluido se vuelve problemático o la presión del flujo causa problemas mecánicos. daño.
Entonces,Sí, en principio, la mayor conductividad térmica de un metal líquido podría resultar útil en algunos diseños.
Una limitación práctica es que el circuito de enfriamiento proporciona sólo una fuente de resistencia térmica en el mecanismo de enfriamiento. Por lo tanto, incluso si se optimizara para tener una resistencia térmica efectiva muy baja, la resistencia térmica general del sistema podría seguir estando respaldada por la resistencia térmica de la CPU y el intercambiador de calor que tiene.