如果将大量液态金属而不是水/冷却剂放入定制冷却回路中,会发生什么?您将面临哪些挑战?这样做会有什么好处吗?
补充:如果你用铜管代替标准塑料/玻璃管,并通过铜管泵送液态金属,结果会怎样?同时还使用铜 CPU 块?
答案1
Keltari 的答案中的所有内容都是正确的,我只是想用一些其他重要信息来扩展它:
当你想要“传递”热量时,你需要处理两个主要值:热导率和热容量。首先是从其他材料获取热量/向其他材料传递热量的难易程度,例如从热表面获取热量并将热量传递到冷表面。其次是它能储存多少能量。
与固体金属相比,液态金属的导热率非常低。纯固体铝的导热率约为 200 W/(m K),纯铜的导热率约为 390 W/(m K)。另一方面,水银的导热率约为 8.5 W/(m K),水的导热率约为 0.6 W/(m K)。因此,液态金属的导热性优于水,但比固体金属差得多。
热容量是另一部分。液态水的温度每变化 1 K(即变化 1 °C 或 2 °F)需要 4.187 kJ/kg,而水银的温度变化为 0.125 kJ/kg,这意味着 CPU 表面的相同热量会导致水银的温度变化大 32 倍!
如果我们简单地思考,14 倍的导电性和 32 倍的散热性,与水冷相关的总和大约差了 50%,这还没有考虑其他危险因素,例如毒性或短路因素。(这种计算是不正确的,因为这些值取决于许多其他参数,例如当前温度、压力,以及传输过程中的侧耗散等。)
答案2
虽然从表面上看这似乎是一个好主意,但实际上,这是一个非常馊主意。
有两种金属(不包括合金)在室温下呈液态:汞和镓。
首先,汞是极其有毒,只能由专业人员处理。
镓将腐蚀铝和钢,冷却液通过它来散热。它最终会破坏接头和散热器,从而导致下一个问题。
汞和镓都是电导体。如果这两种液体中的任何一种泄漏到电子设备上,都可能导致短路,甚至损坏电子设备。而且,汞具有极强的毒性。仅凭这一点,就足以成为不使用它们的理由。
汞和镓受热后体积膨胀率很高。在高温下,它们会大幅膨胀,压力会破坏冷却管线。
镓本身不是液体房间温度。它的熔点为 85.58°F (29.76°C),这意味着如果 PC 关闭并完全冷却,镓就会凝固。这当然会造成问题,因为液体无法流动。
编辑一些其他的想法:
水银非常非常重。一升水银的重量不到 30 磅(13.5 公斤)。一升镓的重量为 13.02 磅(6 公斤)。需要使用大型泵才能移动这种液体。单是重量就可能导致 PCB 弯曲或断裂。
答案3
液态金属 CPU 冷却器已经存在:
http://www.guru3d.com/articles-pages/danamics-lmx-superleggera-review,1.html
这个用的是NaK:钠和钾的共晶合金,它与空气、水以及几乎任何东西都具有极强的反应性:
https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-potassium_alloy
同样的合金还用于核电工业的冷却。
答案4
这种事情可能相当危险,对于在家中尝试的人来说似乎是一个重大的安全问题。所以,认真地说,这个回答是假设的 - 不要在家里尝试任何这些,等等。
@uDev 的回答是正确的,你主要关心两件事:
导热系数: 热能(热量)在物质中传播的速度。
热容量: 一种物质可以容纳多少热能(热量)(在这种情况下,在它太热而无法再吸收之前)。
水通常是一种很好的冷却剂,因为它的热容量相当高。也就是说,它需要相当多的热量才能加热。
话虽如此,我认为其他一些答案高估了热容量在这种情况下的重要性。问题在于我们实际上并不是在加热一定量的冷却剂;相反,冷却剂在不断流动,因此我们基本上关心的是
- [热容量] * [流速]。
因此,如果选择了热容量较低的冷却剂,则可以通过增加冷却剂流速来补偿差异,直到达到某个合理的限度,例如,当流体流动的摩擦热变得有问题或流动的压力导致机械损坏时。
所以,是的,原则上,液态金属的较高热导率可能在某些设计中有所帮助。
一个实际限制是冷却回路在冷却机制中只提供热阻的一个来源。因此,即使优化到具有非常低的有效热阻,整个系统的热阻仍可能继续由 CPU 和其上的热交换器的热阻支撑。