在液態金屬上對 PC 進行液體冷卻?

在液態金屬上對 PC 進行液體冷卻?

如果將大量液態金屬而不是水/冷卻劑放入定製冷卻迴路中,會發生什麼?你會面臨什麼挑戰?這樣做會有什麼好處嗎?

獎勵:如果您使用銅管代替標準塑膠/玻璃管並透過銅管泵送液態金屬會怎麼樣?並且還使用了銅 CPU 塊?

答案1

Keltari 的答案中的所有內容都是正確的,我只想用其他一些重要資訊來擴展它:

當你想要「傳遞」熱量時,你需要處理兩個主要值:導熱率和熱容。首先是如何輕鬆地從其他材料獲取熱量/向其他材料提供熱量,例如從熱表面獲取熱量並將熱量傳遞給冷表面。第二個是它能儲存多少能量。

與固體金屬相比,液態金屬的導熱率非常低。純固體鋁的導熱係數約為 200 W/(m·K),純銅約為 390 W/(m·K)。另一方面,汞的值約為 8.5 W/(m·K),水的值約為 0.6 W/(m·K)。所以液態金屬的傳熱效果比水好,但比固態金屬差很多。

熱容量是另一部分。液態水溫度變化 1 K(即 1 °C 或 2 °F 變化)需要 4.187 kJ/kg,而汞的相同變化為 0.125 kJ/kg,這意味著 CPU 表面產生的相同熱量會產生 32 倍的熱量。汞的溫度變化較大!

如果我們簡單地思考,電導率提高了 14 倍,熱容量降低了 32 倍,與水冷卻相關的總和降低了約 50%,並且仍然沒有考慮其他危險因素,例如毒性或短路因素。 (這個計算是不正確的,因為這些值也取決於許多其他參數,例如當前溫度、壓力以及傳輸時存在側耗散等)

答案2

雖然從表面上看這似乎是一個好主意,但實際上,這是一個非常餿主意。

有兩種金屬(不包括合金)在室溫下呈液態:汞和鎵。

首先,汞是極為有毒,只能由專家處理。

鎵將腐蝕鋁和鋼,這是冷卻劑流過/流過以散熱的地方。它最終會破壞接頭和散熱器,從而導致下一個問題。

汞和鎵都是電導體。如果兩種液體中的任何一種洩漏到電子設備上,都可能導致短路,甚至損壞電子設備。再次強調,汞具有劇毒。僅此一點就是不使用它們的原因。

汞和鎵因受熱而具有較高的體積膨脹率。在高溫下,它們會大幅膨脹,壓力會破壞冷卻管路。

鎵本身不是液體房間溫度。它的熔點為 85.58°F (29.76°C),這表示 PC 關閉並完全冷卻後,鎵會凝固。這當然可能會引起問題,因為液體無法流動。

編輯更多想法:

水銀非常非常重。一公昇汞的重量不到 30 磅(13.5 公斤)。一公升鎵重 13.02 磅(6 公斤)。需要一個巨大的幫浦來移動液體。僅重量就可能導致 PCB 彎曲或斷裂。

答案3

液態金屬 CPU 冷卻器已經存在:

http://www.guru3d.com/articles-pages/danamics-lmx-superleggera-review,1.html

這個使用的是 NaK:一種鈉和鉀的共晶合金,它與空氣、水和幾乎任何東西都會發生可怕的反應:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-potassium_alloy

同樣的合金也用於核電工業的冷卻。

答案4

這種事情可能相當容易發生危險,對於在家嘗試的人來說似乎是一個主要的安全問題。所以,說真的,這個反應是假設的——不要在家裡嘗試任何這個,等等。

@uDev 的回答您主要關心兩件事是正確的:

  1. 導熱係數: 熱能(熱)穿過物質的速度有多快。

  2. 熱容: 物質可以容納多少熱能(熱量)(在這種情況下,在太熱而無法再吸收之前)。

水通常是很好的冷卻劑,因為它具有相當高的熱容量。也就是說,需要相對大量的熱量來將其加熱。

也就是說,我認為其他一些答案高估了熱容量在這種情況下的重要性。問題是我們實際上不僅僅是加熱一定量的冷卻劑;而是加熱一定量的冷卻劑。相反,冷卻劑不斷流動,因此我們基本上關心的是

  • [熱容量] * [流量]。

因此,如果選擇熱容量較低的冷卻劑,則可以透過增加冷卻劑流速來補償差異,直至達到某個合理的限度,例如,當流體流的摩擦熱變得有問題或流體流的壓力導致機械故障時,可以透過增加冷卻劑流速來補償差異。

所以,是的,原則上液態金屬較大的導熱率可能對某些設計有所幫助。

實際限制是冷卻迴路僅在冷卻機構中提供一個熱阻源。因此,即使經過最佳化使其有效熱阻非常低,整個系統的熱阻仍可以繼續由 CPU 及其熱交換器的熱阻支撐。

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