Líquido resfriando um PC em metal líquido? [fechadas]

O que aconteceria se você colocasse uma grande quantidade de metal líquido em um circuito de refrigeração personalizado em vez de água / líquido de refrigeração? Que desafios você enfrentaria? Haveria algum benefício em fazer isso?

BÔNUS: E se você usasse tubos de cobre em vez de tubos de plástico / vidro padrão e bombeie metal líquido através dos tubos de cobre? E também usou um bloco de CPU de cobre também?

Tudo na resposta de Keltari está certo, eu só quero expandi-lo com outras informações importantes:

Quando você deseja "transferir" o calor, precisa lidar com 2 valores principais: Condutividade térmica e capacidade de calor. Primeiro, é como é fácil obter / fornecer calor de / para outro material, como obter calor da superfície quente e aquecer a superfície fria. O segundo é quanta energia ele pode armazenar.

A condutividade térmica de metais líquidos é muito baixa em comparação com os sólidos. O alumínio puro, sólido, tem uma condutividade térmica de cerca de 200 W / (m K), o cobre puro é de cerca de 390 W / (m K). Mercúrio, por outro lado, tem um valor de cerca de 8,5 W / (m K) e o valor da água é de cerca de 0,6 W / (m K). Portanto, os metais líquidos são melhores que a água para a transferência de calor, mas muito piores que os metais sólidos.

A capacidade de aquecimento é outra parte. Uma mudança de temperatura de 1 K (ou seja, mudança de 1 ° C ou 2 ° F) para a água líquida requer 4,187 kJ / kg, enquanto a mesma mudança para o mercúrio é 0,125 kJ / kg, isso significa que o mesmo calor da superfície da CPU gera 32 vezes maior mudança de temperatura no mercúrio!

Se pensarmos de maneira simples, 14 vezes melhor condutividade e 32 vezes pior capacidade de calor são soma 50% pior relacionada ao resfriamento da água, e ainda não levando em consideração outros fatores perigosos, como toxicidade ou fatores de curto-circuito. (Este cálculo não é adequado, porque existem muitos outros parâmetros dos quais esses valores dependem, como temperatura atual, pressão e há dissipação lateral na transferência etc.)

Enquanto na superfície isso pode parecer uma boa idéia, na realidade, esta é uma muito má ideia.

Existem dois metais (não incluindo ligas) que são líquidos à temperatura ambiente: mercúrio e gálio.

Primeiro, o mercúrio é extremamente tóxico e só deve ser manuseado por especialistas.

O gálio corroerá o alumínio e o aço , que é o que o líquido de refrigeração percorre / passa para dissipar o calor. Eventualmente, destruirá as juntas e os dissipadores de calor, o que levará ao próximo problema.

Tanto o mercúrio quanto o gálio são condutores elétricos. Se um dos dois líquidos vazar para os eletrônicos, poderá causar curtos-circuitos e até danificá-los. E, novamente, o mercúrio é extremamente tóxico. Isso por si só é uma razão para não usá-los.

Mercúrio e gálio têm uma alta taxa de expansão volumétrica devido ao calor. Sob calor elevado, eles podem se expandir bastante e a pressão destruiria as linhas de resfriamento.

O próprio gálio não é um líquido à temperatura ambiente. Ele tem um ponto de fusão de 85,58 ° F (29,76 ° C), o que significa que o PC foi desligado e completamente resfriado, o gálio se solidifica. Obviamente, isso poderia causar problemas, uma vez que o líquido não seria capaz de fluir.

Editando em mais alguns pensamentos:

Mercúrio é muito, muito pesado. Um litro de mercúrio pesa menos de 13,5 kg. Um litro de gálio pesa 13,02 libras (6 kg). Seria necessário uma bomba enorme para mover esse líquido. O peso por si só pode causar flexão ou quebra de PCBs.

Já existem coolers para CPU de metal líquido:

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

Este usa NaK: uma liga eutética de sódio e potássio, que é assustadoramente reativa com ar, água e praticamente qualquer coisa:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-potassium_alloy

A mesma liga é usada para resfriamento na indústria de energia nuclear.

Haveria algum benefício em fazer isso?

Não. O circuito WC não é o circuito de aquecimento central que funciona com gradiente de temperatura. Em um circuito sanitário típico e de tamanho adequado, o líquido de refrigeração circula rápido o suficiente para que todos os elementos (blocos e radiador) estejam quase na mesma temperatura. Isso significa que um melhor líquido de refrigeração não mudaria muito e todo o circuito é limitado pelo desempenho do radiador. Mesmo assim, como Nat disse, a transferência de calor pelo refrigerante é [capacidade de calor] * [vazão]. Portanto, é difícil exagerar o quão mais fácil é substituir a bomba por algo da série Laing E (e mudar o tubo para maior para manter o atrito baixo), em vez de projetar tudo do zero para um líquido de arrefecimento de metal líquido.

Mesmo na indústria nuclear, o metal líquido é usado não apenas por ter mais capacidade térmica do que a água, mas porque a água possui propriedades moderadoras de nêutrons, o que o torna totalmente impossível para reatores rápidos de nêutrons (como o a bordo do USS Seawolf).

BÔNUS: E se você usasse tubos de cobre em vez de tubos de plástico / vidro padrão e bombeie metal líquido através dos tubos de cobre?

Nada. A velocidade de transferência de calor ao longo de um tubo de cobre é insignificante em comparação com a velocidade de transferência de calor através do líquido de arrefecimento móvel. Assim como com os heatpipes. Eles são de cobre para mover o calor para dentro e para fora. Longitudinalmente, o calor é movido pelo vapor - é por isso que, uma vez perfurado, o tubo de calor se torna inútil.

E também usou um bloco de CPU de cobre também?

A maioria deles já é de cobre. Se isso não é óbvio, é porque são niquelados.

Se você quiser uma melhoria drástica no desempenho do vaso sanitário, mova o radiador para um local frio, como fora da janela. O estresse de 16 ° C é facilmente praticável no inverno:) Manter o radiador no mesmo fluxo de ar que outros componentes anula a maior vantagem do WC: mover o calor para longe, para longe.

Esse tipo de coisa pode ser bastante suscetível a riscos e parece ser um grande problema de segurança para alguém que tenta fazer isso em casa. Então, sério, essa resposta é hipotética - não tente fazer isso em casa, etc.

A resposta do @ uDev está correta, pois você se preocuparia principalmente com duas coisas:

1. condutividade térmica : quão rápido a energia térmica (calor) se move através da substância.

2. capacidade de calor : quanta energia térmica (calor) uma substância pode reter (nesse caso, antes que esteja quente demais para absorver mais).

A água costuma ser um excelente refrigerante, porque possui uma capacidade de calor bastante alta. Ou seja, é preciso uma quantidade relativamente grande de calor para aquecê-lo.

Dito isto, acho que algumas das outras respostas superestimaram a importância da capacidade de calor nesse caso. A questão é que não estamos realmente apenas aquecendo uma quantidade definida de refrigerante; em vez disso, o líquido de refrigeração flui constantemente, de modo que estamos basicamente preocupados com

• [capacidade de aquecimento] * [vazão].

Portanto, se um líquido de refrigeração com menor capacidade de aquecimento for selecionado, a diferença poderá ser compensada aumentando a taxa de fluxo do líquido de refrigeração, até um limite razoável, por exemplo, onde o calor de fricção do fluxo de fluido se torne problemático ou a pressão do fluxo cause problemas mecânicos danificar.

Portanto, sim , em princípio, a maior condutividade térmica de um metal líquido pode ser útil em alguns projetos.

Uma limitação prática é que o loop de resfriamento fornece apenas uma fonte de resistência térmica no mecanismo de resfriamento. Portanto, mesmo se ele fosse otimizado para ter uma resistência térmica efetiva muito baixa, a resistência térmica do sistema em geral poderia continuar sendo sustentada pela resistência térmica da CPU e do trocador de calor.