Rezem, rezem, te mindenem
Van egy cirka 35 W hőkibocsájtásúra tervezett Core i5-3210M processzorunk, egy szép darab hűtőbordánk, és a kettő között némi légrés. Utóbbi áthidalására jelenlegi ismereteink szerint a leghatékonyabb módszer hővezető csövek, vagy angolul heat pipe-ok alkalmazása. Ezek amennyire egyszerű, annyira nagyszerű szerkezetek. A számítástechnikában használt változataik jellemzően 4-10 mm átmérőjűek, és hosszuk tizenpár centimétertől a csillagos égig is terjedhet. A rézből készült cső belső felületén kapillárisokat és belsejében enyhe vákuumot hoznak létre. Ebben az alacsony nyomású környezetben kis mennyiségű, többszörösen desztillált (értsd nagyon tiszta) vizet helyeznek el. Ha elkezdjük melegíteni a cső egyik végét, ott már viszonylag alacsony hőmérsékleten is elkezdődik a kapillárisokat kitöltő víz párolgása. A keletkezett gőz a melegebb (és ez által nagyobb nyomású részről) a hidegebb térrész felé áramlik. Majd a hűvösebb felületen kondenzálódik, ezzel leadva annak a szállított hőmennyiséget, és folyékony halmazállapotában a kapillárisokon keresztül visszafolyik a melegebb részre. Varázslatos.
Keresztmetszet via Wikipédia
Összefoglalva a hatékony hőszállítás feltétele adott hővezető cső kialakítás esetén a fentiek alapján: a cső légkörinél alacsonyabb belső nyomása, a fluidum (folyadék és gáz) szabad áramlása és a megfelelő mértékű hőmérséklet különbség. Most eltekintünk a különböző belső kapilláris kialakítások és fluidumok akadémiai szintű elemzésétől. Sry. És ezzel el is érkeztünk a "Hogyan tehetjük tönkre hőcsövünket?" című rovathoz. Ha mechanikai behatás vagy magas hőmérséklet miatt megnövekvő belső nyomás likat üt a cső falán, kaput a fázisváltásnak és ezzel a hatékony hőszállításnak. Ha szélsőségesen deformálódik a cső geometriája, és nem marad szabad keresztmetszet a fluidum áramlásához, akkor nagyban romlik a hőszállítás hatásfoka. És végül csak addig hatékony a hővezető csövünk, amíg a folyadéknak van hol elpárolognia és hol lecsapódnia. Ha minimálisra csökken a hőmérséklet-különbség, ha nincs hova elszállítani a felvett hőmennyiséget, nos, akkor az nem is szállítódik sehova. Az általunk használt heat pipe-ok 35 W-nyi hőmennyiség továbbítására képesek 70°C-os melegponti hőmérséklet esetén. Tehát tökéletes hőátadást feltételezve a felületek és közegek között, valamint eltekintve egy pótos IFA-nyi egyéb tényezőtől, elméletben a 35 W-nyi hőt kibocsájtó processzorunk maximum 70°C-ig melegszik fel. De a termodinamika egy ri**nc, és a processzor adatlapján szereplő 35 W TDP is inkább csak amolyan ajánlás vagy útmutatás, semmint törvény. Következésképpen, ha nem akarjuk Core i5-ünket Core M szintre degradálni, érdemes rögtön két hőcsövet beépíteni.
Gondoltuk érdekes lehet, hogyan is néz ki egy frissen kicsomagolt hőcső, ezért időt és pénzt nem kímélve elkészítettük életünk első unboxing videóját. Tájékoztatunk és képzünk. Amellett, hogy rettentő szépen mutat az ujjlenyomatmentes és kecses rezecske, meglehetősen érzékeny is. Kézzel mérsékelten megszorítva már elkezd görbülni hüvelykujjunk alatt. Így a kérdés nem az, meg tudjuk-e hajlítani, sokkal inkább, hogy jól tudjuk-e meghajlítani. És persze az se lenne baj, ha legalább addig egyenes maradna, amíg beleszuszakoljuk a már elkészített furatokba. Főleg mivel a furatok meglehetősen egyenesek.
Hozzávalók két fő részére: 2 db Gelid CP-S6200-01, egy tubus Stars hővezető ragasztó, és 250 g előre előkészített alumínium.
Az eredeti, szintén ragasztott megoldás szétszedése némi erőszakot igényel.
A legtöbb szilárd anyag hossza hőmérséklet-változás hatására megváltozik. Hideg vízben összemegy a pömpölő, ezt minden fiú tudja. A különböző anyagok más-más mértékben változnak. Például 0°C-ról egy méter hosszú alumínium rudat 100°C-ra melegítve 2,37 millimétert nyúlik, míg egy vörösrézből készült rúd ugyanilyen körülmények között 1,63 millimétert. Tehát, ha az általunk kifúrt, 6 milliméter névleges átmérőjű lyukba nem fér bele az azonos névleges átmérőjű cső, akkor nem kezdünk el ész nélkül reszelni, hanem rátesszük az alumínium bordát a radiátorra melegedni. Ha felmelegedett, és még mindig nem akar belecsúszni, akkor reszelhetünk egy kicsit. Néhány melegítési ciklus, reszelgetés és óvatos csavargatás után sikerült is az első csövet beleoktrojálnunk az elsőnek kifúrt lyukba. A második menet már sokkal nehezebben ment, a később elkészített furat kisebb tűréssel készült el. Végül azért csak a helyére került mindkét heat pipe.
Melegítés ~50°C-ra.
Az egyenesek a végtelenben metszik egymást.
Börzsöny 21,3-asunk kezd úgy kinézni, mint ami akár működhet is. Szerencsére nem szépségverseny, a szakmai zsűri díját az egyedi ötletek, a közönségdíjat pedig a humor miatt kapja majd meg. Ezzel a megnyugtató tudattal láttunk neki a többé-kevésbé egyenes csövek ívadásának. Felhasznált eszközeink a hőpisztolytól eltekintve kőkorszakiak. Két fahasáb palástjába reszeltünk méretben a hőcsövekhez passzoló hornyot, és előmelegítés után erre próbáltuk meg ráhajlítani azokat. Volt néhány izzasztó pillanat, és szokásunkhoz híven csak a végén jutott eszünkbe fényképeket készíteni.
Ívadó eszközök.
Jól áll neki a távolság.
Azért van néhány olyan nézőpont, ahonnan nem olyan vészes.
Minden történetbe kell egy rejtett csavar.
Hazudnék, ha azt mondanám, teljes mértékben elégedettek vagyunk az eredménnyel. Az elhibázott furat miatt közelebb kerültek egymáshoz a csövek, mint terveztük. A helyszűke meglehetősen megnehezítette a borda tövében lévő hajlítást, ha el nem is, de megtört a belső ív. Próbáltunk rajta javítani valamelyest, de még mindig nem az igazi. A két nagyobb ív is sikerülhetett volna jobban. És hogy miért nem fordított sorrendben csináltuk? Hiszen akkor egyesével meg tudtuk volna hajlítani a hőcsöveket, és semmi sem lett volna útban. Ám tartottunk tőle, hogy a hajlítás során véletlenül elgörbítjük a bordába szánt részt is. Illetve a helyére rakva láttuk pontosan, hova is kell elérnie a cső végének. Apropó csővég: azt ellapítottuk egy kicsit, mert nagyon nem mertük.
Nincs visszaút, ezt most már így rakjuk össze. A gyári megoldáson is ragasztva volt a leszorító rész, és nekünk sincs sokkal jobb ötletünk. A színéből ítélve elég komoly cucc lehetett az előző ragasztó, magas fémtartalommal. Érdekességként érdemes megemlíteni a hűtési rendszerünkben szereplő egyes anyagok hővezetési tényezőjét. Ez az anyagjellemző mutatja meg, hogy adott anyag egységnyi keresztmetszetén és egységnyi vastagságán mekkora hőmennyiség áramlik át 1°K hőmérséklet különbség hatására. Minél nagyobb ennek értéke, annál jobban vezeti egy anyag a hőt.
Reméljük, nemsokára mi is megkapjuk a RIOS menő táblázatkészítő eszközét. Addig itt egy kép a táblázatról.
Rögtön beismeréssel kell kezdenem, mert kicsit csal a fenti táblázat. A hővezető csöveknek nincs egzakt hővezetési tényezője, mivel nem egy homogén anyagból állnak, hanem egy több összetevős komplex termodinamikai rendszert képeznek. Ám mégis ki lehet számolni egy effektív hővezetési tényezőt, mely magában foglal minden apró-cseprő jelenséget. Többek közt hőátadást, hővezetést, orientációt, gőznyomást, kapilláris nyomást, fázisváltást, satöbbi, satöbbi. Biztos lesz olyan olvasónk, aki ebből a témából doktorált, tőle elnézést kérünk a sok pontatlanságért. Egy szó mint száz, a lényeg elég jól látható. A levegőnél szinte bármi jobban vezeti a hőt. Ezért kenünk mindenféle kenceficét a szilárd felületek közé, kitöltve az érdességükből fakadó apró légréseket. És itt térünk vissza a ragasztáshoz. A ragasztóanyagok többsége nem túl jó hővezető, de ha magas hővezetési képességű anyagokat keverünk az elegybe, akkor összességében javítható a massza hővezetése. Bizonyos mértékig. Ha túltoljuk, akkor csökken a ragasztó ragasztási képessége. Rettentő tudományos megfogalmazás. Esetünkben a Stars ragasztó trutyira >1,2 W/(m*K) találtam az interneten, míg rendkívül márkás Titan Nano pasztánkra >4,5 W/(m*K) értéket ad meg a gyártó. Ebből a Nano kifejezés önmagában 1,5 W/(m*K). A kacsacsőr gondolom a minimum garantált értéket akarja jelenteni. Esetleg a marketing osztály ragaszkodott hozzá. És igen, használhattunk volna két-háromszor jobb pasztát is, de ez egy Fujitron gazdaságos projekt. Lekvárt meg nem csinálunk, kell a gyümölcs a cefrébe.
Metszeti ábrán látható módon képzeltük el megvalósítani az optimális egyensúlyt szilárdsági és hőtani szempontok között. A megvalósítás felé vezető úton első lépésünk a processzor behelyezése volt a foglalatba, majd rápöttyentettünk egy kevés pasztát és négy csavarral rászorítottuk a korábbi hűtőről leválasztott rézlemezkét. Erre is nyomtunk egy adag pasztát, majd helyére illesztettük Börzsöny 21,3-asunkat, és azt is rögzítettük három csavarjával. Ívadásunk eredményeként a hőcsövek végei enyhén ráfeszültek a processzoron fekvő lemezkére. Az előzőleg felvitt paszta egy része kitöltötte a csövek közti térrészt, másik része pedig a külső peremen és a belső rész két végén préselődött ki. A felesleget óvatosan letörölve megtisztítottuk a csövek külső oldalát, és gazdagon megküldtük ragasztóval. Végül egy kis lemezkével kezdő kőműveseket megszégyenítő mozdulatokkal adtuk meg a halottnak a csókot.
Gyönyörű. Egyszerűen gyö-nyö-rű. Az interneten több helyen is legalább 24 órát írnak a ragasztó kikeményedésére. Feltételeztük nem ilyen rétegvastagság mellett, ezért inkább bő két napot hagytuk szobahőmérsékleten állni mesterművünket. Harmadnapon pedig...
*Tapasztalati érték. Lásd még.
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
