Меню Закрыть

Что такое система охлаждения – :

Содержание

Их типы, виды и разновидности

Системы охлаждения компьютера бывают разных типов и разной эффективности. Вне зависимости от этого, у них у всех одна и та же цель: остудить устройства внутри системного блока, чем предохранить их от сгорания и повысить эффективность работы. Разные системы предназначены для охлаждения разных устройств и делают они это при помощи разных способов. Это, конечно, не самая захватывающая тема, но меньше важной она от этого не становится. Сегодня мы подробно разберемся какие системы охлаждения нужны нашему компьютеру, и как добиться максимальной эффективности их работы.

Для начала предлагаю быстренько пробежаться по системам охлаждения вообще, дабы к изучению компьютерных их разновидностей мы подошли максимально подготовленными. Надеюсь, что это сэкономит наше время и упростит понимание. Итак. Системы охлаждения бывают…

Воздушные системы охлаждения

Сегодня это наиболее распространенный тип систем охлаждения. Принцип его действия очень прост. Тепло от нагревающего компонента передается на радиатор с помощью теплопроводящих материалов (может быть прослойка воздуха или специальная теплопроводящая паста). Радиатор получает тепло и отдает его в окружающее пространство, которое при этом либо просто рассеивается (пассивный радиатор), либо сдувается вентилятором (активный радиатор или кулер). Такие системы охлаждения устанавливаются непосредственно в системный блок и практически на все греющиеся компьютерные компоненты. Эффективность охлаждения зависит от размеров эффективной площади радиатора, металла из которого он сделан (медь, аллюминий), скорости проходящего потока воздуха (от мощности и размеров вентилятора) и его температуры. Пассивные радиаторы устанавливаются на те компоненты компьютерной системы, которые не очень сильно греются в процессе работы, и возле которых постоянно циркулируют естественные воздушные потоки. Активные системы охлаждения или кулеры разработаны в основном для процессора, видеоадаптера и прочих постоянно и напряженно работающих внутренних компонентов. Для них иногда могут устанавливаться и пассивные радиаторы, но обязательно с более эффективным чем обычно отводом тепла при низкой скорости воздушных потоков. Это дороже стоит и применяется в специальных бесшумных компьютерах.

vozdushnaya-sistema-ohlazhdeniya-deepcool-frostwin-v2-0

Жидкостные системы охлаждения

Чудо-диво-изобретение последней десятилетки, используется в основном для серверов, но в связи с бурным развитием техники, со временем имеет все шансы перебраться и в домашние системы. Дорого и немного страшно, если представить, но достаточно эффективно, поскольку вода проводит тепло в 30 (или около того) раз быстрее воздуха. Такой системой можно практически без шума одновременно охлаждать несколько внутренних компонентов. Над процессором помещается специальная металлическая пластинка (теплосъемник), которая собирает тепло с процессора. Поверх теплосъемника периодически прокачивается дистиллированная вода. Собирая с него тепло, вода попадает в радиатор охлажденный воздухом, остывает и начинает свой второй круг с металлической пластины над процессором. Радиатор при этом рассеивает собранное тепло в окружающую среду, охлаждается и ждет новую порцию нагретой жидкости. Вода в таких системах может быть специальная, например, с бактерицидным либо антигальваническим эффектом. Вместо такой воды может использоваться антифриз, масла, жидкие металлы или еще какая-нибудь жидкость, обладающая высокой теплопроводностью и высокой удельной теплоемкостью, дабы обеспечить максимальную эффективность охлаждения при наименьшей скорости циркуляции жидкости. Конечно, такие системы более дорогие и сложные. Они состоят из помпы, теплосъемника (ватерблок или головка охлаждения), прикрепленного к процессору, радиатора (может быть как активным, так и пассивным), обычно прикрепленного к задней части корпуса компьютера, резервуара для рабочей жидкости, шлангов и датчикв потока, разнообразных измерителей, фильтров, сливных кранов и пр. (перечисленные компоненты, начиная от датчиков, опциональны). Кстати, замена такой системы — занятие не для слабонервных. Это вам не вентилятор с радиатором поменять.

0110

Фреоновая установка

Маленький холодильник, устанавливаемый прямо на нагревающийся компонент. Они эффективны, но в компьютерах применяются в основном, исключительно для разгона. Знающие люди говорят, что у него больше недостатков, чем достоинств. Во-первых, конденсат, который появляется на детальках, более холодных, чем окружающая среда. Как вам перспектива появления жидкости внутри святая святых? Повышенное энергопотребление, сложность и немалая цена – меньшие недостатки, но от этого достоинствами тоже не становятся.

8a6f278aaa60

 

Системы открытого охлаждения

В них используется сухой лед, жидкий азот либо гелий в специальном резервуаре (стакане), установленном прямо на охлаждаемом компоненте. Используется Кулибиными для самого экстремального разгона или оверклокинга, по нашему. Недостатки те же – дороговизна, сложность и пр. + 1 очень существенный. Стакан надо постоянно наполнять и периодически бегать в магазин за его содержимым.

cool-extreme

Системы каскадного охлаждения

Две и более последовательно подключенные системы охлаждения (например, радиатор + фреон). Это самые сложные в реализации системы охлаждения, которые в состоянии работать без перерывов, в отличие от всех остальных.

Комбинированные системы охлаждения

Такие сочетают в себе элементы охлаждения систем различных типов. В пример комбинированных можно привести Ватерчпперы. Ватерчипперы = жидкость + фреон. Антифриз циркулирует в системе жидкостного охлаждения и кроме нее охлаждается еще и фреоновой установкой в теплообменнике. Еще более сложно и дорого. Сложность в том, что теплоизоляция понадобится и всей этой системе, зато этот агрегат можно применять для одновременного эффективного охлаждения сразу нескольких компонентов, что довольно сложно реализуется в других случаях.

Системы с элементами Пельтелье

Они никогда не используются самостоятельно и кроме этого, имеют наименьшую эффективность. Их принцип работы описал Чебурашка, когда предложил Гене понести чемоданы (“Давай я понесу чемоданы, а ты понесешь меня”). Элемент Пельтелье устанавливают на нагревающий компонент, а другую сторону элемента охлаждают другой, обычно воздушной или жидкостной системой охлаждения. Поскольку возможно охлаждение до температуры ниже окружающей среды, то проблема конденсата актуальна и в этом случае. Элементы Пельтелье менее эффективны, чем фреоновое охлаждение, но при этом тише и не создают вибраций, как холодильники (фреон).

Если вы никогда не замечали, то внутри вашего системного блока постоянно кипит бурнейшая деятельность: ток бегает туда-сюда, процессор считает, память запоминает, программы работают, жесткий диск вертится. Компьютер работает, одним словом. Из школьного курса физики мы знаем, что проходящий ток нагревает устройство, а если устройство греется, то это – нехорошо. В худшем случае оно просто перегорит, а в лучшем будет просто туго работать. (Это действительно частая причина не слабо тормозящей системы). Именно во избежание таких вот неприятностей внутри вашего системного блока предусмотрено несколько видов разнообразных систем охлаждения. По крайней мере, для самых важных компонентов.

Охлаждение системного блока

Как производится охлаждение? В основном – воздухом. Когда вы включаете компьютер, он начинает гудеть – включается вентилятор (очень часто их несколько), потом он затихает. Через несколько минут работы, когда ваша система достигла определенного порогового температурного значения, вентилятор включается вновь. И так все время работы. Самый большой и самый заметный вентилятор внутри системного блока просто выдувает из коробки нагревшийся воздух, чем и охлаждает все вместе взятое, включая компоненты, на которые трудно установить собственную систему охлаждения, например, жесткий диск. По законам той самой физики, на место нагретого воздуха через специальные вентиляционные отверстия в передней части системного блока, поступает охлажденный воздух. Точнее тот, который еще просто не успел нагреться. Охлаждая собой внутренние части компьютера, он нагревается сам и выходит через отверстия в боковой и/ или задней панели системного блока.

Охлаждение процессора

У процессора, как у очень важного и постоянно загруженного компонента вашего железного друга есть личная система охлаждения. Она состоит аж из двух компонентов – радиатора и вентилятора, конечно же меньших размеров, чем тот о котором мы только что говорили. Радиатор иногда называют теплосъемником, в соответствии с его основной функциональной деятельностью – он рассеивает тепло от процессора (пассивное охлаждение), а маленький вертилятор сверху сдувает тепло с радиатора (активное охлаждение). Кроме этого, процессор смазывается специальной термопастой, способствующей максимальной передаче тепла от процессора к радиатору. Дело в том, что поверхности и процессора, и радиатора даже после полировки имеют зазубрины около 5 мкм. В результате таких зазубрин между ними остается тончайший воздушный слой с очень низкой теплопроводимостью. Именно эти промежутки и замазываются пастой из вещества с высоким коэффициентом теплопроводности. У пасты ограниченный срок действия, соответственно, ее нужно менять. Это удобно делать одновременно с чисткой системного блока, о которой мы поговорим чуть ниже, тем более, что старая паста вообще может давать обратный эффект.

Охлаждение видеокарты

Современная видеокарта – это компьютер внутри компьютера. Система охлаждения крайне необходима и ей. У простеньких и дешевых видеокарт системы охлаждения может и не быть, а вот современные видеоадаптеры для игровых монстров в обязательном порядке нуждаются в освежающей прохладе, пожалуй, даже больше чем вы в сорокаградусную жару.

Загрязнение пылью

Вместе с воздухом из комнаты внутрь вашего системного блока поступает пыль. Причем, даже в регулярно убираемом и проветриваемом помещении, пыли, на диво, достаточно, чтобы за несколько месяцев ежедневной работы  опутать вашу новенькую крутилку неизвестно откуда взявшимися длинными, малоприятными для глаз шерстяными лохмами. Это дает обратный эффект – забиваются вентиляционные отверстия, а “лохмы” (кроме того, что они физически не позволяют крутиться вентилятору) не хуже норковой шубы согреют ваш компьютер до самого процессора, причем не только в тропический зной, но и в полярную вьюгу. Человек, насколько я знаю, болеет от переохлаждения, компьютер же вполне может заболеть от перегрева. Лечим бедолагу приблизительно раз в пол года не антибиотиками и горячим чаем с малиной, а пылесосом. Желательно приобретенном в специальном магазине компьютерной техники. Привычный, в очень крайнем случае, сойдет, но следует быть предельно осторожным со статическим электричеством. Его очень не любят внутренние компоненты.

Чистка системы охлаждения

Первый признак плохо работающей или не работающей совсем системы – “не гудит” вентилятор и греется системный блок. Кстати, это частая причина самовыключения компьютера или слишком медленной работы системы, а диагноз настолько прост, что может банально не прийти в голову. И начинается: обновление драйверов, сканирование антивирусом, аппаратное обновление системы, покупка дополнительных модулей оперативной памяти и прочие невеселые телодвижения. Смешно? Скорее печально. Срочно вскрываем пациента и смотрим, что у него внутри. Желательно перед этим поискать точный алгоритм проведения процедуры в технической документации у производителей материнки.

В принципе, в чистке системного блока нет ничего сложного. Нужно выключить компьютер, не забыв вытянуть шнур из розетки, разобрать системный блок и аккуратно очистить все внутренности от пыли. В магазинах продаются специальные пылесосы, которыми это делать лучше всего. Больше всего пыли скапливается на радиаторе с вентилятором и возле вентиляционных отверстий на системном блоке. Аккуратно удаляем с них пылевые накопления и смазываем при необходимости (у вентилятора нужно снять наклейку и капнуть несколько капель на ось вентилятора). Неплохо подойдет масло для швейных машинок. Кроме этого, необходимо очистить процессор от старой термопасты и намазать на него новую. Аналогичные действия повторяем с видеокартой и вентилятором системного блока. Осталось собрать компьютер и пользоваться им еще несколько месяцев перед проведением повторной чистки системного блока. Ноутбуки чистить тоже нужно, причем судя по моему опыту – несколько чаще, чем стационарные (малые расстояния между компонентами внутри ноута и потребление печенюшек и бутербродов рядом с ним любимым делают свое черное дело). Многие пользователи легко справляются с этой процедурой без помощи компьютерных специалистов, но лучше не спешить, особенно с ноутбуками, если вы не чувствуете себя достаточно уверенно. Риски: статическое электричество может вывести из строя материнку, процессор или что-нибудь еще, а также вы сами, в силу неопытности, запросто можете повредить что-нибудь важное. Шутки-шутками, но делать это действительно нужно, иначе проблем может появиться просто немерянное количество.

Если же вы почистили компьютер, но заметного облегчения это не принесло, возможно вам придется установить более сильную систему охлаждения. В самом легком случае может помочь дополнительный вентилятор. Чтобы узнать степень нагрева системных компонентов, можно заглянуть на сайт производителя материнской платы. Вполне возможно, что там вы найдете специальное программное обеспечение, которое поможет это определить. Усредненные показатели для процессора это 30-50 градусов, а в режиме нагрузки до 70-ти. Винчестер не должен греться более чем на 40 градусов. Более точные показатели следует проверить в технической документации.

В завершение описанного, хочу сказать, что в 90 (если не больше) процентах случаев вполне подойдет стандартная штатная система охлаждения. Метаться между качеством и ценой, а также внедрять систему охлаждения в свой компьютер (иногда это довольно рискованно и совсем не просто) действительно нужно владельцам серверов, мощных игровых компьютеров и любителям экспериментов с разгоном. Если же вы покупаете компьютер для дома или офиса, вам нужно просто поинтересоваться, что у него внутри, дабы возможная экономия производителя не вылезла для вас боком.

 

Поддержите проект

Друзья, сайт Netcloud каждый день развивается благодаря вашей поддержке. Мы планируем запустить новые рубрики статей, а также некоторые полезные сервисы. 

У вас есть возможность поддержать проект и внести любую сумму, которую посчитаете нужной.

netclo.ru

Система охлаждения

Содержание статьи

Назначение и классификация систем охлаждения

Температура газов в цилиндрах работающего двигателя достигает 1800-2000 градусов. Только часть выделенного при этом тепла преобразуется в полезную работу. Оставшаяся часть отводится в окружающую среду системой охлаждения, системой смазки и наружными поверхностями двигателя.

Чрезмерное повышение температуры двигателя приводит к выгоранию смазки, нарушению нормальных зазоров между его деталями следствием чего является резкое возрастание их износа. Возникает опасность заедания и заклинивания. Перегрев двигателя вызывает уменьшение коэффициента наполнения цилиндров, а в бензиновых двигателях еще и детонационное сгорание рабочей смеси.

Большое снижение температуры работающего двигателя также нежелательно. В переохлажденном двигателе мощность снижается из-за потерь тепла; вязкость смазки увеличивается, что повышает трение; часть горючей смеси конденсируется, смывая смазку со стенок цилиндра, повышая тем самым износ деталей. В результате образования серных и сернистых соединений стенки цилиндров подвергаются коррозии.

Система охлаждения предназначена для поддержания наивыгоднейшего теплового режима. Системы охлаждения подразделяются на воздушные и жидкостные. Воздушные в настоящее время на автомобилях встречаются крайне редко. Системы жидкостного охлаждения могут быть открытыми и закрытыми. Открытые системы – системы, сообщающиеся с окружающей средой через пароотводную трубку. Закрытые системы разобщены от окружающей среды, а поэтому давление охлаждающей жидкости в них выше. Как известно, чем выше давление, тем выше температура закипания жидкости. Поэтому закрытые системы допускают нагрев ОЖ до более высоких температур (до 110-120 градусов).

По способу циркуляции жидкости системы охлаждения могут быть:

  • принудительными, в которых циркуляция обеспечивается насосом, расположенным на двигателе;
  • термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит за счет разницы плотности жидкости, нагретой деталями двигателя и охлажденной в радиаторе. Во время работы двигателя жидкость в рубашке охлаждения нагревается и поднимается в верхнюю ее часть, откуда через патрубок поступает в верхний бачок радиатора. В радиаторе жидкость отдает теплоту воздуху, плотность ее повышается, она опускается вниз и через нижний бачок вновь возвращается в систему охлаждения.
  • комбинированными, в которых наиболее нагретые детали (головки блоков цилиндров) охлаждаются принудительно, а блоки цилиндров – по термосифонному принципу.

Устройство системы охлаждения

Наибольшее распространение в автомобильных ДВС получили закрытые жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (ОЖ). В состав таких систем входят: рубашка охлаждения блока и головки цилиндров, радиатор, насос ОЖ, вентилятор, термостат, патрубки, шланги, расширительный бачок. В систему охлаждения также включается радиатор отопителя.

ОЖ, находящаяся в рубашке охлаждения, нагреваясь за счет тепла, выделяемого в цилиндре двигателя, поступает в радиатор, охлаждается в нем и возвращается в рубашку охлаждения. Принудительная циркуляция жидкости в системе обеспечивается насосом, а усиленное охлаждение ее – за счет интенсивного обдува воздухом радиатора. Степень охлаждения регулируется при помощи термостата и путем автоматического включения или выключения вентилятора. Жидкость в систему охлаждения заливают через горловину радиатора или расширительный бачок. Емкость системы охлаждения легкового автомобиля, в зависимости от объема двигателя – от 6 до 12 литров. Сливают ОЖ через пробки, расположенные обычно в блоке цилиндров и нижнем бачке радиатора.

Устройство пробки радиатора Закрытая система охлаждения с принудительной циркуляцией ОЖ Устройство радиатора Виды сердцевин радиатора

Радиатор отдает воздуху тепло от ОЖ. Он состоит из сердцевины, верхнего и нижнего бачков и деталей крепления. Для изготовления радиаторов используются медь, алюминий и сплавы на их основе. В зависимости от конструкции сердцевины радиаторы бывают трубчатые, пластинчатые и сотовые. Наибольшее распространение получили трубчатые радиаторы. Сердцевина таких радиаторов состоит из вертикальных трубок овального или круглого сечения, проходящих через ряд тонких горизонтальных пластин и припаянных к верхнему и нижнему бачкам радиатора. Наличие пластин улучшает теплоотдачу и повышает жесткость радиатора. Трубки овального (плоского) сечения предпочтительнее круглых, так как поверхность охлаждения их больше; кроме того, в случае замерзания ОЖ в радиаторе плоские трубки не разрываются, а лишь изменяют форму поперечного сечения.

В пластинчатых радиаторах сердцевина устроена так, что охлаждающая жидкость циркулирует в пространстве, образованном каждой парой спаянных между собой по краям пластин. Верхние и нижние концы пластин, кроме того, впаяны в отверстия верхнего и нижнего резервуаров радиатора. Воздух, охлаждающий радиатор, просасывается вентилятором через проходы между спаянными пластинами. Для увеличения поверхности охлаждения пластины обычно выполняют волнистыми. Пластинчатые радиаторы имеют большую охлаждающую поверхность, чем трубчатые, но вследствие ряда недостатков (быстрое загрязнение, большое количество паяных швов, необходимость более тщательного ухода) применяются реже.

В сердцевине сотового радиатора воздух проходит по горизонтальным, круглого сечения трубкам, омываемым снаружи ОЖ. Чтобы сделать возможной спайку концов трубок, края их развальцовывают так, что в сечении они имеют форму правильного шестиугольника. Достоинством сотовых радиаторов является большая, чем в радиаторах других типов, поверхность охлаждения.

В верхний бачок впаяны заливная горловина, закрываемая пробкой, и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего ОЖ к радиатору. Сбоку наливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки. В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга. Шланги прикреплены к патрубкам стяжными хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора. Горловину герметически закрывает пробка, изолирующая систему охлаждения от окружающей среды. Она состоит из корпуса, парового (выпускного) клапана, воздушного (впускного) клапана и запорной пружины. В случае закипания жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При превышении определенного значения открывается паровой клапан и пар выходит через пароотводную трубку. После остановки двигателя жидкость охлаждается, пар конденсируется и в системе охлаждения создается разрежение. При этом возникает опасность сдавливания трубок радиатора. Для предотвращения этого явления служит воздушный клапан, который, открываясь, пропускает внутрь радиатора воздух.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие изменения температуры в системе устанавливается расширительный бачок. В некоторых радиаторах нет заливной горловины, и заполнение системы охлаждающей жидкостью осуществляется через расширительный бачок. В этом случае паровой и воздушный клапаны располагаются в его пробке. Метки, наносимые на расширительном бачке, позволяют контролировать уровень ОЖ в системе охлаждения. Проверка уровня проводится на холодном двигателе.

Расширительный бачок Устройство насоса ОЖ Насос ОЖ

Насос ОЖ обеспечивает ее принудительную циркуляцию в системе охлаждения. Насос центробежного типа устанавливается в передней части блока цилиндров и состоит из корпуса, вала с крыльчаткой и сальника. Корпус и крыльчатку насосов отливают из магниевых, алюминиевых сплавов, крыльчатку, кроме того, – из пластмасс. Привод насоса осуществляется ремнем от шкива коленвала двигателя. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении крыльчатки, ОЖ из нижнего бачка радиатора поступает к центру корпуса насоса и отбрасывается к его наружным стенкам. Из отверстия в стенке корпуса насоса ОЖ попадает в отверстие рубашки охлаждения блока цилиндров. Вытеканию ОЖ между корпусом насоса и блоком препятствует прокладка, а в месте выхода вала – сальник.

Для усиления потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, установлен вентилятор. Его монтируют либо на одном валу с насосом ОЖ, либо отдельно. Он состоит из крыльчатки с лопастями, привернутой к ступице. Для улучшения обдува воздухом двигателя и радиатора на последнем может быть установлен направляющих кожух. Привод вентилятора может осуществляться несколькими способами. Самый простой – механический, когда вентилятор жестко закрепляется на одной оси с насосом ОЖ. В этом случае вентилятор постоянно включен, что приводит к излишнему расходу мощности двигателя. Кроме того, вентилятор работает даже в неоптимальных режимах, например, сразу после запуска двигателя. Поэтому в современных двигателях такое подключение не используется, а вентилятор соединяется с приводом через муфту. Конструкция муфты может быть различной – электромагнитная, фрикционная, гидравлическая, вязкостная (вискомуфта), но все они обеспечивают автоматическое включение вентилятора при достижении определенной температуры ОЖ. Такое включение обеспечивает температурный датчик. Причем использование гидромуфты и вискомуфты делает возможным не только автоматическое включение и выключение вентилятора, но и плавное изменение частоты его вращения в зависимости от температуры.

Вентилятор может приводиться не от коленвала двигателя, а отдельным электродвигателем. Такое подключение используется наиболее часто, так как позволяет довольно просто осуществлять автоматическое регулирование моментов включения и выключения с помощью термисторного датчика (его электрическое сопротивление изменяется в зависимости от нагрева). Если же работой системы охлаждения управляет контроллер двигателя, то появляется возможность изменения и частоты вращения. Кроме того, вентилятор «реагирует» и на режимы движения. Например, он включается на холостом ходу при езде в пробках для предотвращения перегрева и выключается при загородной езде на высокой скорости, когда естественного обдува радиатора вполне достаточно для его охлаждения.

В период пуска двигателя для уменьшения износа необходимо быстрее прогреть его до рабочей температуры и при дальнейшей эксплуатации поддерживать эту температуру. Для ускорения прогрева двигателя и поддержания оптимальной его температуры служит термостат. Термостат устанавливают в рубашке охлаждения головки цилиндров на пути циркуляции жидкости из рубашки в верхний бачок радиатора. В системах охлаждения используются термостаты с жидкостным и с твердым наполнитетелем.

Малый и большой круг охлаждения Работа термостата Термостат Датчик системы охлаждения

Термостат с жидкостным наполнителем состоит из корпуса, гофрированного латунного цилиндра, штока и двойного клапана. Внутри гофрированного латунного цилиндра налита жидкость, температура кипения которой 70-75 градусов. Когда двигатель не прогрет, клапан термостата закрыт и циркуляция происходит по малому кругу: насос ОЖ – рубашка охлаждения – термостат – насос.

При нагреве ОЖ до 70-75 градусов в гофрированном цилиндре термостата жидкость начинает испаряться, давление повышается, цилиндр, разжимаясь, перемещает шток и, поднимая клапан, открывает путь для жидкости через радиатор. При температуре жидкости в системе охлаждения 90 градусов клапан термостата полностью открывается, одновременно скошенной кромкой закрывает выход жидкости в малый круг, и циркуляция происходит по большому кругу: насос – рубашка охлаждения – термостат – верхний бачок радиатора – сердцевина – нижний бачок радиатора – насос.

Термостат с твердым наполнителем состоит из корпуса, внутри которого помещен медный баллон, заполняемый массой, состоящей из медного порошка, смешанного с церезином. Баллон сверху закрыт крышкой. Между баллоном и крышкой расположена диафрагма, сверху которой установлен шток, воздействующий на клапан. В непрогретом двигателе масса в баллоне находится в твердом состоянии, и клапан термостата закрыт под действием пружины. При прогреве двигателя масса в баллоне начинает плавиться, объем ее увеличивается и она давит на диафрагму и шток, открывая клапан.

Контроль температуры ОЖ осуществляется по указателю температуры и при помощи сигнальной лампы перегрева двигателя на щитке приборов. Управление сигнальной лампой и указателем осуществляют датчики, ввернутые в верхний бачок радиатора и в рубашку охлаждения головки цилиндров.

В качестве теплоносителя может применяться вода (в устаревших конструкциях двигателей) или антифриз. Качество ОЖ, применяемой для системы охлаждения двигателя, имеет не меньшее значение для долговечности и надежности его работы, чем качество топлива и смазочных материалов.

Антифризы — охлаждающие жидкости для системы охлаждения автомобиля, не замерзающие при отрицательной температуре. Даже если температура внешней среды будет ниже минимальной рабочей температуры антифриза, он превратится не в лед, а в рыхлую массу. При дальнейшем понижении температуры эта масса затвердеет, не увеличившись в объеме и не повредив при этом двигатель. Основа антифризов — водный раствор этиленгликоля или пропиленгликоля. Пропиленгликолевая основа применяется реже. Ее главное отличие – безвредность для человека и окружающей среды, но и более высокая цена при тех же потребительских качествах. Этиленгликоль агрессивен к материалам двигателя, поэтому в него добавляют присадки. Всего их может быть до полутора десятков – противокоррозионных, антивспенивающих, стабилизирующих. Именно комплектом присадок и определяется качество и область применения антифриза. По типу присадок все антифризы делятся на три большие группы: неорганические, органические и гибридные.

Неорганические (или силикатные) – наиболее «древние» жидкости, в которых в качестве ингибиторов коррозии применяются силикаты, фосфаты, бораты, нитриты, амины, нитраты и их комбинации. К этой группе антифризов относится и широко распространенный у нас Тосол (хотя многие ошибочно считают его особым типом ОЖ). Главный их недостаток – малый срок службы из-за быстрого разрушения присадок. Пришедшие в негодность компоненты присадок образуют отложения в системе охлаждения, ухудшая теплообмен. Также возможно образование силикатных гелей (сгустков) в ОЖ.

В наиболее современных органических (или карбоксилатных) антифризах используются присадки на основе солей карбоновых кислот. Такие антифризы, во-первых, образуют значительно более тонкую защитную пленку на поверхностях системы охлаждения, а во-вторых, ингибиторы действуют только в местах появления коррозии. Следовательно, присадки расходуются намного медленнее, тем самым существенно повышая срок службы антифриза.

Промежуточное положение между органическими и неорганическими антифризами занимают гибридные. Их пакет присадок в основном включает соли карбоновых кислот, но и небольшую долю силикатов или фосфатов.

Антифризы выпускаются либо в виде концентратов, либо в виде готовых к применению жидкостей. Концентрат перед применением нужно разбавить дистиллированной водой. Пропорция определяется необходимой минимальной температурой замерзания антифриза. Основа антифризов бесцветна, поэтому производители окрашивают их в разные цвета с помощью красителей. Это делается для облегчения контроля уровня антифриза и предупреждения о токсичности жидкостей. Совпадение цвета не всегда является свидетельством совместимости антифризов.

В современных двигателях система охлаждения двигателя может использоваться для охлаждения отработавших газов в системе их рециркуляции (EGR), охлаждения масла в автоматической коробке передач, охлаждения турбокомпрессора. Некоторые двигатели с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом имеют двухконтурную систему охлаждения. Один контур предназначен для охлаждения головки блока цилиндров, другой – блока цилиндров. В контуре, охлаждающем ГБЦ, поддерживается температура на 15-20 градусов ниже. Это позволяет улучшить наполнение камер сгорания и процесс смесеобразования, а также снизить риск возникновения детонации. Циркуляция жидкости в каждом из контуров регулируется отдельным термостатом.

Основные неисправности системы охлаждения

Внешними признаками неисправностей системы охлаждения является перегрев или переохлаждение двигателя. Перегрев двигателя возможен в результате следующих причин: недостаточное количество ОЖ, слабое натяжение или обрыв ремня насоса ОЖ, невключение муфты или электродвигателя вентилятора, заедание термостата в закрытом положении, отложение большого количества накипи, сильное загрязнение наружной поверхности радиатора, неисправность выпускного (парового) клапана пробки радиатора или расширительного бачка, неисправность насоса ОЖ.

Заедание термостата в закрытом положении прекращает циркуляцию жидкости через радиатор. В этом случае двигатель перегревается, а радиатор остается холодным. Недостаточное количество ОЖ возможно в случае ее утечки или выкипания. Если уровень ОЖ понизился в результате выкипания – следует долить дистиллированной воды, если жидкость вытекла – доливается антифриз. Открывать пробку радиатора или расширительного бачка можно только когда ОЖ достаточно остынет (10-15 минут после остановки двигателя). В противном случае находящаяся под давлением ОЖ может выплеснуться и причинить ожоги. Вытекание жидкости происходит через неплотности в соединениях патрубков, трещин в радиаторе, расширительном бачке и рубашке охлаждения, при повреждении сальника насоса ОЖ, пробки радиатора или повреждении прокладки головки блока цилиндров. При эксплуатации автомобиля необходимо следить не только за уровнем, но и за состоянием антифриза. Если его цвет становится рыже-бурым, значит, детали системы уже коррозируют. Такой антифриз подлежит немедленной замене.

Переохлаждение двигателя может происходить из-за заедания термостата в открытом положении, а также при отсутствии утеплительных чехлов в зимнее время. Если закрытая система охлаждения негерметична, то повышенное давление в ней не создается и двигатель не прогревается до рабочей температуры. А раз двигатель не прогревается, ЭБУ постоянно обогащает смесь. Таким образом, негерметичная система охлаждения увеличивает расход топлива. Систематическая работа двигателя на обогащенной смеси приводит к разжижению масла, увеличению нагарообразования, быстрому выходу из строя каталитического нейтрализатора.

avtonov.info

Назначение и устройство системы охлаждения двигателя

Назначение и устройство системы охлаждения двигателя

Система охлаждения предназначенная для охлаждения деталей двигателя, в процессе его работы и поддержания нормального температурного, наиболее выгодного теплового режима работы двигателя. Существуют жидкостное охлаждение, воздушное охлаждение и комбинированное охлаждение.

Перегрев двигателя ухудшает количественное наполнение цилиндра горючей смесью, вызывает разжижение и выгорание масла, в результате чего, могут заклинить поршни в цилиндрах и выплавиться вкладыши подшипников.

Переохлаждение двигателя вызывает уменьшение мощности и экономичности двигателя, на холодных деталях конденсируются пары бензина и в виде капель стекают по зеркалу цилиндра, смывая смазку, увеличиваются потери на трения, возрастает износ деталей и возникает необходимость в частой замене масла. А также происходит неполное сгорание топлива, отчего на стенках камеры сгорания образуется большой слой нагара – возможно зависание клапанов.

Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости должна быть 80-95 градусов.

Тепловой баланс может быть представлен в виде диаграммы.

Рис. Диаграмма теплового баланса двигателя внутреннего сгорания.

На двигателях отечественного производства применяют закрытую принудительную жидкостную систему охлаждения, осуществляемую водяным насосом. Она непосредственно не сообщается с атмосферой, поэтому называется закрытой. В результате давление в системе увеличивается, температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 108 – 119 градусов и снижается расход на ее испарение.

Данные системы охлаждения обеспечивают равномерное и эффективное охлаждение, а также производят меньше шума.

Рассмотрим систему охлаждения на примере двигателя марки ЗИЛ Рис. Схема системы охлаждения двигателя типа ЗИЛ. 1 – радиатор, 2 – компрессор, 3 – водяной насос, 4 – термостат, 5 – кран отопителя, 6 – подводящая трубка, 7 – отводящая трубка, 8 – радиатор отопителя, 9 – датчик указателя температуры воды в системе охлаждения двигателя, 10 – сливной кран рубашки блока цилиндров (в положении «открыто»), 11 – сливной краник радиатора.

Жидкость в рубашке охлаждения двигателя нагревается за счет отвода теплоты от цилиндров, поступает через термостат в радиатор, охлаждается в нем и под действием центробежного насоса (обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе) возвращается в рубашку двигателя. В народе центробежный насос называют «помпой». Охлаждению жидкости способствует интенсивный обдув радиатора и двигателя потоком воздуха от вентилятора. Вентилятор усиливает поток воздуха через сердцевину радиатора, служит для улучшения охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод.

механический – постоянное соединение с коленчатым валом двигателя,

гидровлический – гидромуфта. Гидромуфта включает в себя герметический кожух В, заполненный жидкостью.

В кожухе помещаются два сферических сосуда Д и Г, жестко соединенные с ведущим А и ведомым Б валами соответственно.

Рис. Гидромуфта, а – принцип действия; б – устройство, 1 – крышка блока цилиндров, 2 – корпус, 3 – кожух, 4 – валик привода, 5 – шкив, 6 – ступица вентилятора, А – ведущий вал, Б – ведомый вал, В – кожух, Г, Д – сосуды, Т – турбинное колесо, Н – насосное колесо.

Принцип работы гидравлического вентилятора основан на действии центробежной силы жидкости. Если сферический сосуд Д, заполненный жидкостью, вращается с большой скоростью, жидкость попадает во второй сосуд Г, заставляя его вращаться. Потеряв энергию при ударе, жидкость возвращается в сосуд Д, разгоняется в нем, попадает в сосуд Г и процесс повторяется.

электрический – управляемый электродвигатель. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 90-95 градусов, клапан датчика открывает масляный канал в корпусе включателя и моторное масло поступает в рабочую полость гидромуфты из главной смазочной системы двигателя.

Вентилятор заключен в установленный на рамке радиатора кожух, что способствует увеличению скорости потока воздуха, проходящего через радиатор.

Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей из водяной рубашки двигателя. Рис. Радиатор а – устройство, б – трубчатая середина, в – пластинчатая середина, 1 – верхний бачок с патрубком, 2 – пароотводная трубка, 3 – заливная горловина с пробкой, 4 – сердцевина, 5 – нижний бачок, 6 – патрубок со сливным краником, 7 – трубки, 8 – поперечные пластины.

Состоит из верхнего 1 и нижнего 5 бачков и сердцевины 4 и деталей крепления. Баки и сердцевина изготовлены из латуни (для улучшения теплопроводности).

Наиболее распространены трубчатые и пластинчатые радиаторы. У трубчатых радиаторов, изображенных на рисунке «б» – сердцевина образована из ряда тонких горизонтальных пластин 8, сквозь которые проходит множество вертикальных латунных трубок, благодаря чему вода, проходя через сердцевину радиатора разбивается на множество мелких струек. Горизонтальные пластины служат дополнительными ребрами жесткости и увеличивают поверхность охлаждения.

Пластинчатые радиаторы состоят из одного ряда плоских латунных трубок, каждая из которых изготовлена из спаянных межу собой по краям гофрированных пластин.

Термостат служит для ускорения прогрева холодного двигателя и обеспечения оптимального температурного режима. Термостат представляет собой клапан, регулирующий количество жидкости проходящей через радиатор.

При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая его жидкость холодные. Для ускорения прогрева двигателя, охлаждающая жидкость движется по кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт, по мере нагрева двигателя (до температуры 70-80 градусов), клапан термостата, под действием паров жидкости, заполняющей его цилиндр, открывается и охлаждающая жидкость начинает свое движение по большому кругу, через радиатор.

На современных автомобилях устанавливают двухконтурные системы охлаждения . Данная система включает два независимых контура охлаждения:

– контур охлаждения блока цилиндров;

– контур охлаждения головки блока цилиндров. Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Система охлаждения компьютера — это… Что такое Система охлаждения компьютера?

Система охлаждения компьютера — набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.

Тепло в конечном итоге может утилизироваться:

  1. В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):
    1. Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением тепла и естественной конвекцией)
    2. Активное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением (радиацией) тепла и принудительной конвекцией (обдув вентиляторами))
  2. Вместе с теплоносителем (проточные системы водяного охлаждения)
  3. За счет фазового перехода теплоносителя (системы открытого испарения)

По способу отвода тепла от нагревающихся элементов, системы охлаждения делятся на:

  1. Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения
  2. Системы жидкостного охлаждения
  3. Фреоновая установка
  4. Системы открытого испарения

Также существуют комбинированные системы охлаждения сочетающие элементы систем различных типов:

  1. Ватерчиллер
  2. Системы с использованием элементов Пельтье

Системы воздушного охлаждения

Prozessorkuehler Sockel 775 heatpipe.jpg

Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с помощью тепловых трубок (или их разновидностей, таких как термосифон и испарительная камера). Радиатор излучает тепло в окружающее пространство тепловым излучением и передаёт тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Для увеличения излучаемого радиатором тепла применяют чернение поверхности радиатора.

Поверхности нагревающегося компонента и радиатора после шлифовки имеют шероховатость около 10 мкм, а после полировки — около 5 мкм. Эти шероховатости не позволяют поверхностям плотно соприкасаться, в результате чего образуется тонкий воздушный промежуток с очень низкой теплопроводностью. Для увеличения теплопроводности промежуток заполняют теплопроводными пастами.

Наиболее распространенный тип систем охлаждения в настоящее время. Отличается высокой универсальностью — радиаторы устанавливаются на большинство компьютерных компонентов с высоким тепловыделением. Эффективность охлаждения зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и скорости проходящего через него воздушного потока. На компоненты с относительно низким тепловыделением (чипсеты, транзисторы цепей питания, модули оперативной памяти), как правило устанавливаются простейшие пассивные радиаторы. На некоторые компьютерные компоненты, в частности жёсткие диски, установить радиатор затруднительно, поэтому они охлаждаются за счёт обдува вентилятором. На центральный и графический процессоры устанавливаются преимущественно активные радиаторы (кулеры). Пассивное воздушное охлаждение центрального и графического процессоров требует применения специальных радиаторов с высокой эффективностью отвода тепла при низкой скорости проходящего воздушного потока и применяется для построения бесшумного персонального компьютера.

Системы жидкостного охлаждения

Принцип работы — передача тепла от нагревающегося компонента радиатору с помощью рабочей жидкости, которая циркулирует в системе. В качестве рабочей жидкости чаще всего используется дистиллированная вода, часто с добавками имеющими бактерицидный и/или антигальванический эффект; иногда — масло, антифриз, жидкий металл[1], или другие специальные жидкости.

Система жидкостного охлаждения состоит из:

  • Помпы — насоса для циркуляции рабочей жидкости
  • Теплосъёмника (ватерблока, водоблока, головки охлаждения) — устройства, отбирающего тепло у охлаждаемого элемента и передающего его рабочей жидкости
  • Радиатора для рассеивания тепла рабочей жидкости. Может быть активным или пассивным
  • Резервуара с рабочей жидкостью, служащего для компенсации теплового расширения жидкости, увеличения тепловой инерции системы и повышения удобства заправки и слива рабочей жидкости
  • Шлангов или труб
  • (Опционально) Датчика потока жидкости

Жидкость должна обладать высокой теплопроводностью, чтобы свести к минимуму перепад температур между стенкой трубки и поверхностью испарения, а также высокой удельной теплоёмкостью, чтобы при меньшей скорости циркуляции жидкости в контуре обеспечить большую эффективность охлаждения.

Фреоновые установки

Холодильная установка, испаритель которой установлен непосредственно на охлаждаемый компонент. Такие системы позволяют получить отрицательные температуры на охлаждаемом компоненте при непрерывной работе, что необходимо для экстремального разгона процессоров.

Недостатки:

  • Необходимость теплоизоляции холодной части системы и борьбы с конденсатом (это общая проблема систем охлаждения работающих при температурах ниже температуры окружающей среды)
  • Трудности охлаждения нескольких компонентов
  • Повышенное электропотребление
  • Сложность и дороговизна

Ватерчиллеры

Системы совмещающие системы жидкостного охлаждения и фреоновые установки. В таких системах антифриз, циркулирующий в системе жидкостного охлаждения, охлаждается с помощью фреоновой установки в специальном теплообменнике. Данные системы позволяют использовать отрицательные температуры, достижимые с помощью фреоновых установок для охлаждения нескольких компонентов (в обычных фреонках охлаждение нескольких компонентов затруднено). К недостаткам таких систем относится большая их сложность и стоимость, а также необходимость теплоизоляции всей системы жидкостного охлаждения.

Системы открытого испарения

Установки, в которых в качестве хладагента (рабочего тела) используется сухой лёд, жидкий азот или гелий[2], испаряющийся в специальной открытой ёмкости (стакане), установленной непосредственно на охлаждаемом элементе. Используются в основном компьютерными энтузиастами для экстремального разгона аппаратуры («оверклокинга»). Позволяют получать наиболее низкие температуры, но имеют ограниченное время работы (требуют постоянного пополнения стакана хладагентом).

Системы каскадного охлаждения

Две и более последовательно включенных фреоновых установок. Для получения более низких температур требуется использовать фреон с более низкой температурой кипения. В однокаскадной холодильной машине в этом случае требуется повышать рабочее давление за счет применения более мощных компрессоров. Альтернативный путь — охлаждение радиатора установки другой фреонкой (т. е. их последовательное включение), за счет чего снижается рабочее давление в системе и становится возможным применение обычных компрессоров. Каскадные системы позволяют получать гораздо более низкие температуры чем однокаскадные и, в отличие от систем открытого испарения, могут работать непрерывно. Однако, они являются и наиболее сложными в изготовлении и наладке.

Элемент Пельтье для охлаждения компьютерных компонентов никогда не применяется самостоятельно из-за необходимости охлаждения его горячей поверхности. Как правило, элемент Пельтье устанавливается на охлаждаемый компонент, а другую его поверхность охлаждают с помощью другой системы охлаждения (обычно воздушной или жидкостной). Так как компонент может охлаждаться до температур ниже температуры окружающего воздуха, необходимо применять меры по борьбе с конденсатом. По сравнению с фреоновыми установками элементы Пельтье компактнее и не создают шум и вибрацию, но заметно менее эффективны.

См. также

Примечания

Литература

  • Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 1299-1328. — ISBN 0-7897-3404-4

Ссылки

dic.academic.ru

Система охлаждения компьютера — это… Что такое Система охлаждения компьютера?

Система охлаждения компьютера — набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.

Тепло в конечном итоге может утилизироваться:

  1. В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):
    1. Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением тепла и естественной конвекцией)
    2. Активное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением (радиацией) тепла и принудительной конвекцией (обдув вентиляторами))
  2. Вместе с теплоносителем (проточные системы водяного охлаждения)
  3. За счет фазового перехода теплоносителя (системы открытого испарения)

По способу отвода тепла от нагревающихся элементов, системы охлаждения делятся на:

  1. Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения
  2. Системы жидкостного охлаждения
  3. Фреоновая установка
  4. Системы открытого испарения

Также существуют комбинированные системы охлаждения сочетающие элементы систем различных типов:

  1. Ватерчиллер
  2. Системы с использованием элементов Пельтье

Системы воздушного охлаждения

Prozessorkuehler Sockel 775 heatpipe.jpg

Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с помощью тепловых трубок (или их разновидностей, таких как термосифон и испарительная камера). Радиатор излучает тепло в окружающее пространство тепловым излучением и передаёт тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Для увеличения излучаемого радиатором тепла применяют чернение поверхности радиатора.

Поверхности нагревающегося компонента и радиатора после шлифовки имеют шероховатость около 10 мкм, а после полировки — около 5 мкм. Эти шероховатости не позволяют поверхностям плотно соприкасаться, в результате чего образуется тонкий воздушный промежуток с очень низкой теплопроводностью. Для увеличения теплопроводности промежуток заполняют теплопроводными пастами.

Наиболее распространенный тип систем охлаждения в настоящее время. Отличается высокой универсальностью — радиаторы устанавливаются на большинство компьютерных компонентов с высоким тепловыделением. Эффективность охлаждения зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и скорости проходящего через него воздушного потока. На компоненты с относительно низким тепловыделением (чипсеты, транзисторы цепей питания, модули оперативной памяти), как правило устанавливаются простейшие пассивные радиаторы. На некоторые компьютерные компоненты, в частности жёсткие диски, установить радиатор затруднительно, поэтому они охлаждаются за счёт обдува вентилятором. На центральный и графический процессоры устанавливаются преимущественно активные радиаторы (кулеры). Пассивное воздушное охлаждение центрального и графического процессоров требует применения специальных радиаторов с высокой эффективностью отвода тепла при низкой скорости проходящего воздушного потока и применяется для построения бесшумного персонального компьютера.

Системы жидкостного охлаждения

Принцип работы — передача тепла от нагревающегося компонента радиатору с помощью рабочей жидкости, которая циркулирует в системе. В качестве рабочей жидкости чаще всего используется дистиллированная вода, часто с добавками имеющими бактерицидный и/или антигальванический эффект; иногда — масло, антифриз, жидкий металл[1], или другие специальные жидкости.

Система жидкостного охлаждения состоит из:

  • Помпы — насоса для циркуляции рабочей жидкости
  • Теплосъёмника (ватерблока, водоблока, головки охлаждения) — устройства, отбирающего тепло у охлаждаемого элемента и передающего его рабочей жидкости
  • Радиатора для рассеивания тепла рабочей жидкости. Может быть активным или пассивным
  • Резервуара с рабочей жидкостью, служащего для компенсации теплового расширения жидкости, увеличения тепловой инерции системы и повышения удобства заправки и слива рабочей жидкости
  • Шлангов или труб
  • (Опционально) Датчика потока жидкости

Жидкость должна обладать высокой теплопроводностью, чтобы свести к минимуму перепад температур между стенкой трубки и поверхностью испарения, а также высокой удельной теплоёмкостью, чтобы при меньшей скорости циркуляции жидкости в контуре обеспечить большую эффективность охлаждения.

Фреоновые установки

Холодильная установка, испаритель которой установлен непосредственно на охлаждаемый компонент. Такие системы позволяют получить отрицательные температуры на охлаждаемом компоненте при непрерывной работе, что необходимо для экстремального разгона процессоров.

Недостатки:

  • Необходимость теплоизоляции холодной части системы и борьбы с конденсатом (это общая проблема систем охлаждения работающих при температурах ниже температуры окружающей среды)
  • Трудности охлаждения нескольких компонентов
  • Повышенное электропотребление
  • Сложность и дороговизна

Ватерчиллеры

Системы совмещающие системы жидкостного охлаждения и фреоновые установки. В таких системах антифриз, циркулирующий в системе жидкостного охлаждения, охлаждается с помощью фреоновой установки в специальном теплообменнике. Данные системы позволяют использовать отрицательные температуры, достижимые с помощью фреоновых установок для охлаждения нескольких компонентов (в обычных фреонках охлаждение нескольких компонентов затруднено). К недостаткам таких систем относится большая их сложность и стоимость, а также необходимость теплоизоляции всей системы жидкостного охлаждения.

Системы открытого испарения

Установки, в которых в качестве хладагента (рабочего тела) используется сухой лёд, жидкий азот или гелий[2], испаряющийся в специальной открытой ёмкости (стакане), установленной непосредственно на охлаждаемом элементе. Используются в основном компьютерными энтузиастами для экстремального разгона аппаратуры («оверклокинга»). Позволяют получать наиболее низкие температуры, но имеют ограниченное время работы (требуют постоянного пополнения стакана хладагентом).

Системы каскадного охлаждения

Две и более последовательно включенных фреоновых установок. Для получения более низких температур требуется использовать фреон с более низкой температурой кипения. В однокаскадной холодильной машине в этом случае требуется повышать рабочее давление за счет применения более мощных компрессоров. Альтернативный путь — охлаждение радиатора установки другой фреонкой (т. е. их последовательное включение), за счет чего снижается рабочее давление в системе и становится возможным применение обычных компрессоров. Каскадные системы позволяют получать гораздо более низкие температуры чем однокаскадные и, в отличие от систем открытого испарения, могут работать непрерывно. Однако, они являются и наиболее сложными в изготовлении и наладке.

Элемент Пельтье для охлаждения компьютерных компонентов никогда не применяется самостоятельно из-за необходимости охлаждения его горячей поверхности. Как правило, элемент Пельтье устанавливается на охлаждаемый компонент, а другую его поверхность охлаждают с помощью другой системы охлаждения (обычно воздушной или жидкостной). Так как компонент может охлаждаться до температур ниже температуры окружающего воздуха, необходимо применять меры по борьбе с конденсатом. По сравнению с фреоновыми установками элементы Пельтье компактнее и не создают шум и вибрацию, но заметно менее эффективны.

См. также

Примечания

Литература

  • Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 1299-1328. — ISBN 0-7897-3404-4

Ссылки

dal.academic.ru

Как устроена пассивная система охлаждения в компьютерах MIC-7900

После нашей статьи про безвентиляторные компьютеры MIC-7000 было много вопросов про систему охлаждения^ действительно ли она полностью пассивная или внутри есть какие-то активные механизмы охлаждения? Некоторые комментаторы сомневались, что система может работать на пассивном охлаждении без троттлинга, то есть снижения частоты процессора по достижению пороговых температур.

Чтобы развеять мифы, мы решили протестировать систему пассивного охлаждения и провести стресс-тесты для наглядности.

Тесты мы будем проводить на компьютере MIC-7900-S5A1E. Это не самая производительная модель в линейке, но ее мощности достаточно для многих задач т.н. edge computing — размещения вычислительного узла максимально близко к конечному оборудованию, что широко используется для систем машинного зрения, автоматизации, станков.


Компьютер MIC-7900 с установленным модулем расширения MIC-75S20 на 2 PCIe платы и 2 жестких диска

Тестируемый компьютер оснащен процессором Xeon D-1559 с частотой 1.50 ГГц (2.10 ГГц в режиме Turbo Boost), 12 ядер, 24 потока. Тепловыделение составляет 45 Ватт, это немного, по сравнению с топовыми процессорами, у которых TDP может быть более 100 Ватт, но все же существенно.

Половину компьютера занимает цельный массивный радиатор. Системы с активным охлаждением могут быть намного легче и компактнее, но главное достоинство пассивного охлаждения — надежность. Системы с вентиляторами требуют частого обслуживания, забиваются пылью и выходят из строя. Системы с пассивным охлаждением не засасывают пыль и требуют намного меньше внимания.


Радиатор занимает половину корпуса компьютера.

Изучим устройство термоинтерфейса. Разберем компьютер и посмотрим на место крепления термораспределителя процессора к радиатору. Для этого просунем камеру в зазор между материнской платой и радиатором, который составляем примерно 8мм.

Крепление радиатора к теплораспределительной крышке процессора. Процессор припаян к материнской плате.

В тестируемой модели процессор припаян к материнской плате, что позволяет добиться меньшего зазора между радиатором и платой. Минусом такого решения является невозможность замены процессора. Существуют также модели MIC-7000 с привычным сокетом, позволяющим заменять процессор.

Тестирование

До загрузки системы посмотрим, какие датчики температуры доступны в BIOS:

Датчики температуры в BIOS

Измерим температуру радиатора в простое без нагрузки с помощью инфракрасного пирометра. Для этого оставим систему на несколько часов с загруженной операционной системой, но без запущенных программ.

Температура радиатора без нагрузки, в режиме простоя

Тестировать систему будем с помощью программы AIDA64, с помощью теста стабильности системы. Этот тест одновременно нагружает процессор и память, а также может задействовать графический процессор. Для объективности будем выполнять тест в течение длительного времени. Мы оставили систему на всю ночь.


Нагрузочное тестирование с помощью AIDA64. Видно, что за все время теста троттлинг не проявляется.

По графикам видно, что температура ядер процессора не поднималась выше 70°C, что укладывается в допустимые значения для данной модели процессора. На протяжении всего теста в помещении была температура около 24°C. Радиатор компьютера не обдувался, в помещении работала центральная вытяжка.
На графиках видно, что эффект троттлинга, то есть механизм пропуска процессорных тактов для снижения нагрузки, не проявляется. Система работает в штатном режиме.

Решетка радиатора при этом нагрелась до 58°C, на ней можно было держать руку без дискомфорта в течение пары секунд.

Заключение


Полностью пассивное охлаждение возможно и работает хорошо. Понижение частоты процессора не происходит, процессор работает в штатном режиме при максимальной нагрузке без ограничения по времени. Системы MIC-7000 можно использовать на объектах, требующих повышенной надежности и продолжительности безотказной работы, на удаленных объектах, где обслуживание затруднено, а также в условиях повышенной загрязненности воздуха, где активные системы охлаждения быстро выходят из строя.

Приглашаем на партнерский форум Advantech



Форум Advantech станет уникальной площадкой для обсуждения локальных и глобальных тенденций в области Интернета вещей. Здесь вы сможете обменяться опытом использования новых технологических решений и продуктов, найти новых клиентов и партнеров. У вас будет шанс увидеть продукцию, которую мы описывали в статьях и не только. У нас выступят лидеры отрасли и представители ключевых партнеров – NVidia, Intel и другие компании, которые принимают активное участие в развитии промышленного Интернета вещей на ближайшие годы. Мы будем рады увидеть на мероприятии всех специалистов в сфере промышленной автоматизации и Интернета вещей. Участие в мероприятии бесплатное! Количество мест ограничено. Успейте зарегистрироваться.

habr.com

плюсы и минусы :: SYL.ru

Чтобы установить водяное охлаждение для ПК, нужно хорошо разобраться в этой теме. Такой подход связан со многими факторами. Но главным образом, некачественный сбор этого типа СО может привести к разгерметизации и заливу всей системы, а этого, понятное дело, никому не хочется. Ну а прежде чем мы узнаем все за и против водяного охлаждения, попробуем разобраться с самостоятельным монтажом и другими аспектами, стоит начать с самого начала.

Система охлаждения

Она знакома многим, кто хоть раз заглядывал в компьютер и рассматривал какие-либо детали. Воздушное или активное охлаждение наиболее распространенное, популярное и то, которое мы встречаем в обычным ПК. В самой системе существует условная «Святая Троица», куда входит вентилятор видеокарты, процессора и корпуса. Конечно, в самых простых их может быть только два, так как корпусный устанавливают рядом с чипом и его в целом хватает.

водяное охлаждение для пк

Также иногда процессорные вентиляторы заменяют на более мощные и также объединяют их с корпусным, устанавливая целостную конструкцию на материнскую плату. Такой тип охлаждения стоит значительно меньше, даже если вы приобретете самый дорогой кулер.

Далее есть водяная система охлаждения для ПК. В этом варианте пользователю придется потратить намного больше денег, так как вариант имеет сложную конструкцию, состоит из десятка элементов. Чтобы собрать такую систему, в любом случае нужен будет профессиональный совет, так как те, кто ни разу не сталкивался с этим, вряд ли смогут правильно и безопасно установить оборудование.

Эти две наиболее популярные системы могут дополняться еще парочкой разновидностей, о которых знают немногие. К примеру, фреоновая установка представляет собой «холодильник», который охлаждает определенный компонент. Есть ватерчиллер, который получил еще более сложную конструкцию и совмещает жидкостное охлаждение и фреоновую установку.

В последнее время стали популярны системы открытого испарения, где за рабочее тело отвечает сухой лед, жидкий азот или гелий. Сейчас такие варианты пользуются популярностью у тех, кто любит экстремальный оверклокинг. Также стоит упомянуть о системе каскадного охлаждения, которая похожа на фреоновую установку, но имеет еще более сложную конструкцию. И наконец система с элементами Пальтье, которая требует другую активную СО.

Для чего?

Как водяное охлаждение для ПК, так и все другие виды – это системы, помогающие отвести тепло от нагревающихся элементов в компьютере. Как уже говорилось ранее, обычно дополнительного охлаждения требуют процессоры, видеокарты, элементы на материнской плате.

водяное охлаждение для пк своими руками

При этом тепло, которое формируется в корпусе, может быть утилизировано несколькими способами. К примеру, в атмосферу воздух отправляют активные системы, которые имеют радиатор. Так, воздушное охлаждение может быть представлено двумя типами: активным и пассивным. В первом случае вместе с радиатором работает вентилятор. Во втором – только радиатор.

В случае воздушного охлаждения тепло отводится от радиатора благодаря излучению тепла и конвекции. Если нет вентилятора, то конвекция естественная, если есть – принудительная. Также тепло может утилизироваться вместе с теплоносителем, как в случае водяного охлаждения, так и за счет фазового перехода носителя тепла в случае испарительной системы.

Опасность

Если вы понимаете, для чего нужно водяное охлаждение для ПК или воздушное, но не осознаете опасность перегрева, тогда следующая информация для вас. Из наиболее безобидного, обычно перенасыщение ПК теплым воздухом приводит к торможению системы: частоты процессора падает, графический ускоритель также становится медленнее, страдают и модули памяти.

Из трагического – перегрев принесет «смерть» вашей машине. Причем это может произойти несколькими способами. Если обратиться к физике, то за счет перегрева происходят необратимые и обратимые процессы.

Так, к необратимым относят химические явления. Перегрев либо резкий, либо длительный влияет на элементы, которые меняют свое молекулярное строение. После этого каким-либо образом спасти любимую видеокарту не удастся никак. Обратимые больше относятся к физическим процессам. В таком случае что-то плавится или рушится, соответственно, может быть заменено. Хотя последние случаи не всегда возможно исправить.

водяное охлаждение для пк плюсы и минусы

Сравнение

Чтобы понять, что такое водяное охлаждение для ПК, плюсы и минусы такой системы, стоит сравнить его с самым популярным вариантом охлаждения. Как мы знаем, кулер представляет собой конструкцию из радиатора, через который проходят трубки теплоотвода и вентилятора. Такую систему легко устанавливать в корпус. Обычно она крепится на четырех винтах.

Причем после упаковки вам ничего не нужно делать, собирать отдельные части или что-то к чему-то докупать. Просто находите место на материнской плате и крепите туда ваше приобретение. К доступной стоимости и простоте монтажа добавляются и недостатки такого варианта.

Прежде всего, почему воздушное охлаждение меняют на жидкостное – из-за неэффективности первого. Особенно если пользователь желает осуществить критический разгон процессора, то обычный кулер с этим не справится. Также часто не хватает такой системы и там, где «сидят» две и более видеокарт.

Следующим недостатком являются габариты радиатора. Конечно, не во всех случаях. Но чаще всего у хорошего кулера очень высокий профиль, что вызывает неудобства в установке и помещение его в компактный корпус. И последнее – это шум. С ним сталкиваются все пользователи. Причем если в спокойном режиме можно и не услышать систему, то при максимальной нагрузке на ПК вентиляторы набирают обороты и создают много шума.

Что это?

Итак, чаще всего встречается именно игровой ПК с водяным охлаждением. Это совсем не случайно. Во-первых, для него нужна мощная система. Во-вторых, он требует сильного охлаждения. В-третьих, некоторые геймеры все же любят развлечь себя оверклокингом, а для этого обязательно иметь СО, которая справится с непредвиденными перегревами и нагрузками.

как сделать водяное охлаждение для пк

Сразу стоит сказать, что водяное охлаждения далеко не всем по карману, поэтому трудно сказать, должен ли каждый геймер приобрести себе такое. Но если у вас есть достаточно средств, вы устали от перегрева системы, хотите поэкспериментировать с частотами, а еще и избавиться от излишнего шума кулера, то этот вариант подойдет вам идеально.

Работа

Водяное охлаждение для ПК своими руками сделать непросто. Поэтому, если средств действительно достаточно, лучше приобрести готовое. Но прежде чем мы перейдем к этому вопросу, стоит понять основной принцип работы такой конструкции. Это охлаждение не требует много места или каких-то особых форматов корпуса. Ему не нужен большой объем системного блока, чтобы работать более эффективно. В целом такой вариант встанет даже в самый нестандартный блок, с поправкой на сложности в монтаже.

Как уже говорилось ранее, система в качестве теплоносителя использует воду. Когда процессор нагревается, он излучает тепло, которое передает воде через теплообменник. Им здесь служит ватерблок. Тут вода становится теплее, и, естественно, её нужно охладить. Поэтому дальше она переносится на следующую точку теплообмена. Ею является радиатор. В этой точке тепло передается воздуху, который выводится за пределы ПК.

Сразу возникает вопрос, по какому принципу движется вода внутри корпуса. Её активностью занимается специальный насос – помпа. Понятно, что водяное охлаждение для ПК своими руками или купленное в магазине намного лучше воздушного, так как вода имеет высокий показатель теплоемкости и теплопроводности. Кроме того, теплоотвод становится эффективнее и быстрее.

водяное охлаждение помпы для пк

Конструкция

Как уже говорилось ранее, конструкция этой системы намного сложнее, чем просто вентилятор и радиатор. Тут больше компонентов, которые при самостоятельной сборке следует тщательно подбирать. Есть как обязательные компоненты, так и дополнительные, которые не помешают, но без которых можно обойтись.

Корпус для ПК с водяным охлаждением должен обзавестись ватерблоком. Как показывает практика, хватает и одного, но лучше больше. Также внутри должен быть радиатор, помпа, шланги, фитинги и вода.

Помимо вышеуказанных элементов, без которых система не обойдется, должен быть резервуар, термодатчики, контроллеры помпы и вентиляторов, также не помешает парочка фильтров, бэкплейты, дополнительный ватерблок, разнообразные датчики и измерители и прочее.

Для тех, кто хочет самостоятельно собрать всю систему, мы рассмотрим каждый обязательный элемент отдельно.

Ватерблок

Итак, это первый и один из главных элементов во всей системе. Он является теплообменником, который передает тепло от греющегося элемента к воде. В целом конструкция этой детали практически одна. Он обычно состоит из металла или пластиковой крышки, имеет крепления, которые помогают установить его на нужный элемент.

игровой пк с водяным охлаждением

Интересно, что ватерблоков так много, что есть даже такие, которые обеспечивают охлаждение частям, которые и не сильно в нем нуждаются. Но главное, что на основные, такие как процессоры, тоже есть. Соответственно, есть процессорные ватерблоки, для видеокарт и системных чипов.

Кстати, для графических ускорителей есть несколько вариантов теплообменника. Один вариант защищает только графический чип, другой накрывает сразу все элементы, в число которых входит чип, память, элементы напряжения и т. д.

Радиатор

Далее, те, кто пытается решить вопрос, как сделать водяное охлаждение для ПК, должны найти радиатор. Это водовоздушный обменник тепла, который участвует в передаче тепла от воды к воздуху. Они также могут быть двух видов: пассивный и активный.

Эти варианты мы встречали, когда описывали разновидность воздушного охлаждения. Пассивный выводит тепло естественно, а в активном варианте – принудительно с помощью вентилятора. Конечно, вариант пассивного радиатора в нашем случае встречается крайне редко. Несмотря на то что он вообще не издает шума, все же эффективность охлаждения в разы ниже. Кроме того, пассивные радиаторы намного крупнее и занимают много места, а значит, вызывают проблемы в установке всей системы.

Радиаторы с продувом все же распространенные, эффективные и удобные. Вентиляторы для них обычно мощные, которые также умеют регулировать скорость, а значит, систему из шумной можно мигом превратить в бесшумную, если в этом есть нужда. Размеры такого радиатора также варьируются.

водяное охлаждение для пк corsair

Помпа

Конечно, нужно подобрать много элементов, чтобы собрать качественное водяное охлаждение. Помпы для ПК представлены электрическим насосом. Он отвечает за движение воды по трубкам от одной точки теплообмена к другой. Помпы могут быть разные, применяются они и более, и менее мощные. Есть варианты, которые работают от 220 вольт, а есть такие, которым достаточно 12 вольт.

Кстати, для системы водяного охлаждения (СВО) ранее использовали аквариумные помпы, которые работали при 220 вольт. Но такая замена вызывала некоторые трудности. Приходилось одновременно включать и насос, и ПК. Для этого нужно было установить особый механизм, что являлось дополнительной тратой.

Со временем технологии пошли вперед, появились специализированные помпы, с лучшей мощностью, компактным размером и работой от 12 вольт.

Трубки

Те, кто хоть раз видел либо кастомное водяное охлаждение для ПК, либо магазинный вариант, знают, что есть во всей конструкции трубки. Обычно именно по таким шлангам проносится вода от одной точки теплообмена к другой. Это обязательный компонент, который, в принципе, может иметь некоторые вариации.

кастомное водяное охлаждение для пк

Чаще всего для ПК эти трубки изготавливаются из ПВХ. Есть, конечно, варианты из силикона. На производительность трубка мало оказывает влияния, единственное, на что нужно обратить внимание, – это на диаметр. Меньше 8 мм лучше не приобретать, если собираетесь самостоятельно изготавливать СВО.

Фитинги

Это еще одна, не менее важная деталь, которая необходима и входит в комплект водяного охлаждения для ПК. Это соединительный механизм, который помогает подключить трубки к ватерблоку, помпе и радиатору. Их обычно вкручивают в отверстие с резьбой на вышеуказанных элементах всей системы.

Кстати, интересно, что если вы приобретаете самостоятельно отдельные части, то к комплектующим в коробке не будут идти фитинги. Это вызвано тем, что производители хотят, чтобы пользователь сам решил, какого формата, размера, разъема и т. д. ему нужны эти механизмы. Если же вы приобрели целиком систему, то, естественно, в комплекте будут все детали.

Есть и разные виды фитинга. К примеру, наиболее распространенным считается вариант компрессионный, который имеет накидную гайку. Есть прямые, угловые, в зависимости от положения и монтажа системы. Как уже говорилось ранее, есть разница и в резьбе.

Вода

Последний обязательный элемент цельной системы охлаждения – вода. Лучше всего использовать дистиллированную воду, которая избавилась от всех примесей. Также возможно применять деионизированную воду, которая в целом практически не отличается от предыдущего варианта, просто добывается другим методом. В некоторых случаях ее смешивают со специальными смесями и используют в СВО.

комплект водяного охлаждения для пк

Пан или пропал

Конечно, лучшее водяное охлаждение для ПК – это то, которое проверено большинством пользователей и знакомо многим по обзорам. Но все же у некоторых покупателей возникает вопрос, а не сделать ли самостоятельно СВО. Нужно понимать, что подразумевается под самостоятельной сборкой. Обычно пользователи могут приобрести себе практически готовую систему, которую нужно лишь установить в корпус.

Есть же и самодельные системы, для которой покупатель самостоятельно выбирает все компоненты. К последнему варианту можно отнести еще один вид СВО, который собирается из «подручных» материалов. В этом случае имеются в виду найденные радиаторы на барахолках, а то и на свалках, выдернутые откуда-то вентиляторы и т. д.

Последний вариант, конечно, максимально опасный, так как ничего вас не сможет спасти от разгерметизации системы и залива всего ПК водой. А вот самостоятельная сборка правильных элементов — вещь неплохая, но только для тех, кто и вправду во всем разбирается. Главным преимуществом является, конечно, то, что вы можете подобрать такие компоненты, которые вам точно подойдут и понравятся. Поискать что-то подешевле и повыгоднее.

Готовая система – это всегда гарантия. Несмотря на то что многие считают такой вариант слишком простым и менее производительным, все же водяное охлаждение для ПК Corsair, Swiftech, Alphacool, Koolance и других, получили только положительные отклики от покупателей.

водяная система охлаждения для пк

Готовая система – это огромный плюс, так как вы сразу покупаете все, что вам нужно, без дополнительных докупок и прочего. У вас в комплекте есть инструкция по установке, в которой обычно все понятно и подробно расписано. Также у вас есть гарантия на всю систему в целом. Единственным недостатком такого варианта считается отсутствие вариативности. То есть производитель представил СВО в паре моделей, а других модификаций нет и быть не может.

Выводы

Водяное охлаждение для ПК вещь нужная и важная, особенно для тех, у кого геймерский компьютер. Плюсов у такого варианта множество. Это тихая мощная система, возможность совершать критический разгон, стабильность системы в целом, приятный внешний вид, а также долгие сроки эксплуатации.

Так, водяное охлаждение позволяет не только проводить оверклокинг, но и подключать сразу несколько видеокарт, при этом корпус ПК может быть закрыт, а шума он практически не будет издавать.

Из минусов обычно выделяют трудности в монтаже, стоимость и ненадежность. С первым никуда не деться, хотя, если посмотреть пару обзоров и изучить инструкцию, ничего трудного нет. Стоимость также довольно внушительная, но за это мы можем в разы улучшить спецификации видеокарты, процессора, и частично все может окупиться.

Ненадежность — вещь субъективная. Главная опасность – это разгерметизация системы и залив всех компонентов. Она может произойти либо в любительских самодельных СВО, которые собрали из дешевых элементов, либо в случае, если вы невнимательно читали инструкцию и халатно отнеслись к монтажу.

www.syl.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о