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液体金属上でPCを液体冷却?

水/冷却剤の代わりに大量の液体金属をカスタム冷却ループに入れるとどうなりますか?どのような課題に直面しますか?これを行うことに何か利点があるでしょうか?

ボーナス:あなたが標準的なプラスチック/ガラス管の代わりに銅管を使い、銅管を通して液体金属を汲み上げたとしたら?そしてまた、銅のCPUブロックを使用しましたか?

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FatalSleep

Keltariの答えのすべては正しいです、私はちょうど他のいくつかの重要な情報でそれを広げたいです:

熱を「伝達」したいときは、熱伝導率と熱容量という2つの主要な値を扱う必要があります。 1つ目は、熱い表面から熱を得て、冷たい表面に熱を与えるように、他の材料との熱のやり取りをいかに簡単にするかです。二つ目は、どれだけのエネルギーを蓄えることができるかということです。

液体金属の熱伝導率は、固体のものと比べて非常に低いです。純粋で固体のアルミニウムは約200W /(m・K)の熱伝導率を有し、純粋な銅は約390W /(m・K)である。一方、水銀は約8.5 W /(m K)の値を持ち、水の値は約0.6 W /(m K)です。そのため、液体金属は熱伝達に関して水より優れていますが、固体金属よりはるかに悪いです。

熱容量は別の要素です。液体水の1 Kの温度変化(すなわち1°Cまたは2°Fの変化)には4.187 kJ/kgが必要ですが、水銀の同じ変化は0.125 kJ/kgです。これはCPU表面からの同じ熱が32倍になることを意味します水銀の温度変化が大きい!

単純に考えると、伝導率が14倍、熱容量が32倍悪いと、水の冷却に関連して約50%悪化しますが、それでも毒性や短絡要因などの他の危険な要因は考慮に入れられません。 (現在の温度、圧力、転送時のサイド散逸など、これらの値が依存するパラメータは他にもたくさんあるため、この計算は適切ではありません。)

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uDev

表面的には、これは良い考えのように思えるかもしれませんが、実際には、これはとても悪い考えです。

室温で液体である2つの金属(合金を含まない)があります:水銀とガリウム。

まず第一に、水銀は極めて有毒であり、専門家によってのみ取り扱われるべきです。

ガリウムは アルミニウムと鋼を腐食させる 、これは冷却剤が上を通り抜けて熱を逃がすためのものです。それは最終的に接合部とヒートシンクを破壊し、それが次の問題につながるでしょう。

水銀とガリウムはどちらも電気伝導体です。 2つの液体のどちらかが電子機器に漏れると、ショートを引き起こし、電子機器を損傷することさえあります。また、水銀は非常に有毒です。これだけでそれらを使用しない理由です。

水銀とガリウムは熱による体積膨張率が高いです。高熱下では、それらは大きく膨張する可能性があり、圧力は冷却ラインを破壊するでしょう。

ガリウム自体は室温の温度では液体ではありません。それは、85.58°F(29.76℃)の融点を有し、これは、PCの電源が切られ、それが完全に冷却されることを意味し、ガリウムは凝固するであろう。もちろん、これは問題を引き起こす可能性があります、なぜなら液体は流れることができないからです。

もう少し考えて編集します。

水星はとても、とても重いです。 1リットルの水銀が30ポンド(13.5キログラム)以下の髪の毛の重量を量る。 1リットルのガリウムは13.02ポンド(6キログラム)の重さがあります。その液体を動かすには大容量のポンプが必要です。重さだけでPCBがたわんだり壊れたりする可能性があります。

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Keltari

液体金属CPUクーラーはすでに存在します。

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

これにはNaKが使用されています。ナトリウムとカリウムの共晶合金で、空気、水、そしてその他のものと恐ろしく反応します。

https://en.wikipedia.org/wiki/ナトリウム - カリウム_合金

原子力産業の冷却にも同じ合金が使用されています。

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Fleetie

これを行うことに何か利点があるでしょうか?

いいえ。WCループは温度勾配に作用する中心的な加熱ループではありません。典型的な、適切なサイズのWCループでは、すべての要素(ブロックとラジエーター)がほぼ同じ温度になるように冷却剤が十分に速く循環します。これはよりよい冷却剤があまり変わらないことを意味し、全体のループはラジエーターの性能によって制限されます。たとえそうだとしても、Natが言ったように、冷却剤による熱伝達は[熱容量] * [流量]です。そのため、液体金属クーラント用にすべてをゼロから設計するよりも、ポンプをLaing Eシリーズのものに交換する(そして摩擦を少なくするためにチューブを大きくする)のがどれほど簡単かを誇張するのは困難です。

原子力産業でさえ、液体金属は水よりも熱容量が大きいという理由だけではなく、水が中性子減速特性を持つため高速中性子炉(USS Seawolfに搭載されているもののように)には全く通用しません。

ボーナス:あなたが標準的なプラスチック/ガラス管の代わりに銅管を使い、銅管を通して液体金属を汲み上げたとしたら?

何もない。銅管に沿った熱伝達速度は、内部を移動する冷却剤を介した熱伝達速度と比較してわずかなものである。ヒートパイプと同じように。彼らは熱を出し入れする銅です。長期的には、熱は蒸気によって移動します。そのため、一度穴をあけられると、ヒートパイプは役に立たなくなります。

そしてまた、銅のCPUブロックを使用しましたか?

それらのほとんどはすでに銅です。それが自明でない場合、それはニッケルメッキされているからです。

あなたがトイレのパフォーマンスを大幅に改善したい場合は、窓の外のように、ラジエーターを寒い場所に移動してください。 16℃のストレスは冬季には簡単に解決できます。)ラジエータを他の部品と同じ気流に保つことで、WCの最大の利点が無効になります。

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Agent_L

この種のことはかなり危険にさらされる可能性があり、自宅でそれを試みる人にとっては大きな安全上の問題のように思われます。だから、真剣に、この応答は架空のものです - 自宅でこれを試してはいけない、など。

@ uDevの答え は、主に2つのことに関心を持つはずです。

  1. 熱伝導率熱エネルギー(熱)が物質を通過する速度。

  2. 熱容量物質がどれだけの熱エネルギー(熱)を持つことができるか(この場合、もう吸収できないほど熱い前).

それはかなり高い熱容量を持っているので水はしばしば素晴らしい冷却剤です。つまり、暖めるのに比較的大量の熱がかかります。

そうは言っても、他の答えのいくつかはこの場合の熱容量がいかに重要であるかを過大評価していたと思います。問題は、我々が実際には一定量の冷却剤を加熱するだけではないということです。その代わりに、クーラントは常に流れているので、基本的には

  • [熱容量] * [流量]。

したがって、より低い熱容量を有する冷却剤が選択された場合、その差は、ある合理的な限度まで冷却剤流量を増加させることによって補償することができる。流体の流れの摩擦熱が問題になるか、流れの圧力が機械的損傷を引き起こす場合。

つまり、yesです。原則として、液体金属の熱伝導率が大きいと、設計によっては役立つ場合があります。

実用上の制限は、冷却ループが冷却機構内に熱抵抗の原因を1つだけ提供することである。したがって、実効熱抵抗が非常に低くなるように最適化されていても、システム全体の熱抵抗は、CPUとその上の熱交換器の熱抵抗によって支えられ続ける可能性があります。

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Nat