¿Refrigeración líquida de una PC en metal líquido? [cerrado]

¿Qué pasaría si colocas una gran cantidad de metal líquido en un circuito de enfriamiento personalizado en lugar de agua / refrigerante? ¿Qué desafíos enfrentarías? ¿Habría algún beneficio en hacer esto?

BONIFICACIÓN: ¿Qué sucede si usa tubos de cobre en lugar de tubos estándar de plástico / vidrio y bombea metal líquido a través de los tubos de cobre? ¿Y también usó un bloque de CPU de cobre?

Todo en la respuesta de Keltari es correcto, solo quiero expandirlo con otra información importante:

Cuando desee "transferir" calor, debe lidiar con 2 valores principales: conductividad térmica y capacidad calorífica. La primera es la facilidad con la que obtener / dar calor de / a otro material, como obtener el calor de una superficie caliente y darle calor a la superficie fría. El segundo es cuánta energía puede almacenar.

La conductividad térmica de los metales líquidos es muy baja en comparación con 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 lo 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 1 K en la temperatura (es decir, 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 incurre 32 veces mayor cambio de temperatura en mercurio!

Si pensamos simplemente, 14 veces mejor conductividad y 32 veces peor capacidad de calor es aproximadamente un 50% peor suma relacionada con el enfriamiento de agua, y aún no tiene 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 hay una disipación lateral en la transferencia, etc.)

Si bien en la superficie esto puede parecer una buena idea, en realidad, esta es una muy mala idea.

Hay dos metales (sin incluir aleaciones) que son líquidos a temperatura ambiente: mercurio y galio.

En primer lugar, el mercurio es extremadamente tóxico y solo debe ser manejado por expertos.

El galio corroerá el aluminio y el acero , que es por lo que el refrigerante pasa y atraviesa para absorber el calor. Eventualmente destruirá las articulaciones y los disipadores de calor, lo que conducirá al siguiente problema.

Tanto el mercurio como el galio son conductores eléctricos. Si cualquiera de los dos líquidos se derramara sobre la electrónica, podría causar cortocircuitos e incluso dañar la electrónica. Y nuevamente, el mercurio es extremadamente tóxico. Esto 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 enormemente y la presión destruiría las líneas de enfriamiento.

Sí galio tampoco un líquido a sala de temperatura. Tiene un punto de fusión de 85.58 ° F (29.76 ° C), lo que significa que la PC se apagó y se enfrió por completo, el galio se solidificaría. Por supuesto, esto podría causar problemas, ya que el líquido no podría fluir.

Edición en algunos pensamientos más:

Mercurio es muy, muy pesado. Un litro de mercurio pesa menos de 30 libras (13.5 kilogramos). Un litro de galio pesa 13.02 libras (6 kilogramos). Se necesitaría una bomba masiva para mover ese líquido. El peso solo podría hacer que los PCB se flexionen o rompan.

Ya existen refrigeradores de CPU de metal líquido:

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

Este 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 usa para enfriar en la industria de la energía nuclear.

¿Habría algún beneficio en hacer esto?

No. El circuito de WC no es el circuito de calefacción central que funciona en gradiente de temperatura. En un circuito WC típico, de tamaño adecuado, el refrigerante circula lo suficientemente rápido como para que todos los elementos (bloques y radiador) estén a casi la misma temperatura. Esto significa que un mejor refrigerante no cambiaría mucho, y todo el circuito está limitado por el rendimiento del radiador. Incluso si es así, como dijo Nat, la transferencia de calor por refrigerante es [capacidad de calor] * [tasa de flujo]. Por lo tanto, es difícil exagerar lo fácil que es reemplazar la bomba con algo de la serie Laing E (y cambiar la tubería a una más grande para mantener la fricción baja) en lugar de diseñar todo desde cero para un refrigerante de metal líquido.

Incluso en la industria nuclear, el metal líquido se usa no solo porque tiene más capacidad calorífica que el agua, sino porque el agua tiene propiedades moderadoras de neutrones que lo hacen totalmente inactivo para reactores de neutrones rápidos (como el que está a bordo del USS Seawolf).

BONIFICACIÓN: ¿Qué sucede si usa tubos de cobre en lugar de tubos estándar de plástico / vidrio y bombea metal líquido a través de los tubos de cobre?

Nada. La velocidad de transferencia de calor a lo largo de una tubería de cobre es insignificante en comparación con la velocidad de transferencia de calor a través del refrigerante en movimiento en el interior. Igual que con los heatpipes. Son de cobre para mover el calor hacia adentro y hacia afuera. Longitudinalmente, el calor es movido por el vapor, es por eso que una vez perforado, el tubo de calor se vuelve inútil.

¿Y también usó un bloque de CPU de cobre?

La mayoría de ellos ya son de cobre. Si eso no es obvio, es porque están niquelados.

Si desea una mejora drástica en el rendimiento del WC, mueva el radiador a un lugar frío, como fuera de la ventana. El estrés de 16 ° C es fácilmente factible en invierno:) Mantener el radiador en el mismo flujo de aire que otros componentes anula la mayor ventaja de WC: mover el calor muy, muy lejos.

Este tipo de cosas podría ser bastante propenso a los peligros y parece ser un problema de seguridad importante para alguien que lo intente en casa. Entonces, en serio, esta respuesta es hipotética: no intente nada de esto en casa, etc.

La respuesta de @ uDev es correcta: te interesarían principalmente dos cosas:

1. conductividad térmica : qué tan rápido se mueve la energía térmica (calor) a través de la sustancia.

2. capacidad calorífica : cuánta energía térmica (calor) puede contener una sustancia (en este caso, antes de que esté demasiado caliente para absorberla más).

El agua a menudo es un excelente refrigerante porque tiene una capacidad calorífica bastante alta. Esto es, 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 de calor en este caso. El problema es que 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 de calor más baja, la diferencia se puede compensar aumentando el caudal de refrigerante, hasta un límite razonable, por ejemplo, cuando el calor de fricción del flujo de fluido se vuelve problemático o la presión del flujo causa un problema mecánico. dañar.

Entonces, sí , en principio la mayor conductividad térmica de un metal líquido podría ser útil en algunos diseños.

Una limitación práctica es que el circuito de enfriamiento proporciona solo 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 continuar siendo respaldada por la resistencia térmica de la CPU y el intercambiador de calor en ella.