Prva stran
Novice
Članki
Testi
Forum
Datoteke
Naši dosežki
Lestvice
Pošlji novico
Pravila
Kontakt
Admin login
 

Partnerji:

AGT
EK waterblocks
3D Svet
commIT
Izid
DimasTech

Naši prijatelji:
Overclockers.at
Hwgurus.com

Priporočamo:

Ocbay
OC-Lab Team @ Hwbot.org
ex-YU računalniška scena

 
Zadnje na forumu:
> Prvič ln2, rabim nekaj pomoči
> Zimski "water chiller"
> Asus Rampage Formula, Q6600, Mushkin Enhanced
> Maximus formula rev1.03g
> Asus p4c800 v2.0 + p4 2.66/3.0 2gb ddr 400 extreme oc nasvet
> Sestava LD V8 drugič... delovna postaja
> Voda iz hiše na vrt :)
> Problem z računalnikom- dobrodošle ideje ter pomoč
> SS hlajenje v Sloveniji?
> Dice-Ln2 navijanje skozi oči začetnika
 
Zadnje datoteke:
> wPrime 1.55
> SuperPI 1.5 /mod XS
> SLIPatch 0.7 in 0.8
> RivaTuner 2.24c
> PiFast

Slovenia Tourism

Valid CSS!

 
Člank > Vsi članki > Veliki članek o hlajenju mikroprocesorjev - II.del


 

Veliki članek o hlajenju mikroprocesorjev - II.del


Avtor: Niko Tivadar - tiborrr
Datum: 08.10.2010



Uvod

Pričnimo z opravičilom - od prvega dela članka je preteklo resnično preveč časa, priznam, za to se tudi opravičujem. Toda - bolje pozno kot nikoli ;-). V prvem delu smo končali pri eno-stopenjskih kompresorskih hlajenjih, zato nadaljujmo, kjer smo ostali!

Kazalo:

  • ...
  • (1.2.1.2) Hlajenje na osnovi aktivne - kompresorsko podprte fazne spremembe - princip zamrzovalnika
In na (1.2.2) odprta:
  • (1.2.2.1) Hlajenje s suhim ledom - sublimiranje suhega ledu - CO2(s)
  • (1.2.2.2) Hlajenje s tekočim dušikom - uparjanje tekočega dušika - LN2

(1.3) Hlajenja na osnovi termo-električne črpalke
  • (1.3.1) Termo-električni (TEC) ali Peltier-jev element



1.2.1.2. b) Kaskadno kompresorsko hlajenje

Kaskadna vezava kompresorjev v hladilni sistem izhaja iz potrebe po doseganju zelo nizkih temperatur s preprostimi, cenenimi kompresorji. Kaskadno ali stopenjsko hlajenje (izraz kaskada izvira iz francoskega imena za stopničasti slap – cascada) je tako sestavljeno iz dveh ali več ločenih kompresorskih hladilnih stopenj, najpogostejše so dvostopenjske izvedbe, večje izvedbe kot štiri-stopenjske pa zaradi neučinkovitosti (hladilne moči glede na vloženo energijo) redko vidimo.

Klasična dvostopenjsko kaskadno hlajenje je sestavljeno iz t.i. nizkotlačne (visoko temperaturne, tudi visoke- ali high stage) in visokotlačne (nizko temperaturne, tudi nizke- ali low stage) stopnje. Stopnji sta med seboj ločeni, hladivi obeh stopenj se med seboj ne mešata. Visoko temperaturna stopnja (v nadaljevanju članka VT) tako omogoča primerne temperaturne pogoje, da hladivo nizko-temperaturne stopnje (v nadaljevanju članka NT) lahko kondenzira pri normalnem tlaku.


Blok diagram kaskade in njen T-s diagram


Na prvi pogled je videti, da je naš šolski primer kaskade sestavljen iz dveh ločenih enostopenjskih kompresorskih hlajenj (opisanih v prejšnjem delu članka), ki se stikata v eni točki, t.j. uparjalniku VT stopnje oz. kondenzatorju NT stopenje. Ta točka je seveda toplotni izmenjevalnik, ki je lahko raznoraznih izvedb, najpogostejši pa so tipa cev-v-cevi in ploščni. Seveda pa ta poenostavljen diagram izpušča nekatere pomembne detajle, ki so opisani v nadaljevanju.








Pri dizajniranju kaskadnega hlajenja je potrebno biti še posebej pazljiv – tem bolj, če ima tri ali več stopenj – pri izbiri komponent kot tudi hladiv. Eden izmed pomembnejših dejavnikov je izbira hladiv, ki morajo biti pazljivo izbrana. Hladivo VT stopnje mora biti takšno, da zagotavljajo primerne kondenzacijske pogoje NT stopnje – previsoke temperature v temperaturnem izmenjevalcu povzročajo visok kondenzacijski tlak NT, kar obremenjuje kompresor in vodi k hitrejši obrabi. Prenizke temperature v toplotnem izmenjevalcu pa po drugi strani povzročijo, da je kondenzacijski tlak VT stopnje prenizek, kar sicer blagodejno vpliva na delovanje kompresorja, a opazno poslabša zmogljivost hlajenja.


logp-h diagram za hladivo R-23


Primer: hladivo R-1150 (eten oz. etilen – C2H4) je potrebno kondenzirati v temperaturnem območju med -60°C in -40°C, kjer ima tlak kondenzacije med 7- in 16bar. Kondenziranje pri -20°C bi pomenilo, da bi tlak kondenzacije že okoli 26bar. Tak tlak bi kompresorju kaj hitro zadal trajne poškodbe, pri višanju tlaka pa zelo hitro pada učinkovitost (poraba električnega toka sunkovito naraste). V kolikor bi pa kondenzirali hladivo R-23 (oz. trifluorometan) pri -50°C, bi le-to imelo tlak kondenzacije že pod 5bar – masni pretok bi bil premajhen za kakršnokoli odvajanje oddane toplote iz procesorja. Tako za R-23 velja, da ga kondenziramo v temperaturnem območju med -40°C in -20°C.
Hladiva tako izberemo s pomočjo logp-h diagramov, najpogosteje uporabljena hladiva v nizko-temperaturnih stopnjah pa so:

  • R-744 (ogljikov dioksid – CO2) – vrelišče (1bar): –78°C
  • R-13 (klorotrifluorometan) – vrelišče (1bar): -82°C
  • R-23 (trifluorometan) – vrelišče (1bar): -84°C
  • R-508B (R-23 (41%) / R-116 (59%)) – vrelišče (1bar): -87°C
  • R-170 (etan) – vrelišče (1bar): -89°C
  • R-1150 (eten oz. etilen) – vrelišče (1bar): -103°C


Med vsemi hladivi, primernimi za dvostopenjsko kaskadno hlajenje, je daleč najcenejše hladivo tudi najbolj razširjeno, nekateri ga kličejo kar eliksir življenja – to je R-744 - ogljikov dioksid oz. CO2, ki ga je pri podjetjih Messer ali Linde Gas moč dobiti za okoli 1€/kg, sledita etan (R-170) in etilen (R-1150), ki staneta v času pisanja okoli 190€ za 3.7kg. Veliko dražji je R-23, ki stane 85€/kg (Empor, hladivo Solkane 23) – 11kg jeklenka torej slabega tisočaka evrov, najdražji pa je zagotovo R-508B (Empor, hladivo Suva 95), katerega 11kg jeklenka stane slabih pet tisočakov evrov (okoli 420€/kg). R-13 spada med hladiva razreda CFC, zaradi škodovanja ozonski plasti in velika vpliva na globalno segrevanje so ga prepovedali sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja, vendar se še vedno najde v kakšni skriti omari ;-). Prav cena in magična meja -100°C je razlog, zakaj je med izdelovalci kaskadnih hlajenj za hlajenje računalnikov etilen R-1150 prva izbira. CO2 velja za zeleno tehnologijo in je mamljiva izbira, pojavi pa se težava, saj pri temperaturah pod -55°C prične zmrzovati in tvori vsem navijalcem znan suhi led, ki zna zamašiti dušilni element (najpogosteje tanke kapilare), povrh vsega pa ne nosi olja. CO2 kaskade zato zahtevajo dušenje s kapilarami večjega premera ali še bolje – s termo-ekspanzijskim dušilnim ventilom (približno primeren je tak, ki je narejen za R-23) ali CPEV- oz. avtomatskim ekspanzijskim ventilom) ter dodajanjem 3-5% freona, kompatibilnega z oljem našega kompresorja, k polnjenju CO2-ja.


    Naslednja stran >

Strani: 1 | 2 | 3 | 4 | 5

.:: Novice, testi in članki so intelektualna lastnina OC-Lab. Vse pravice pridržane (c) 2006-2011 ::.