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新版征文——我的超频路之初玩水冷

本主题由 thesea 于 2007-11-6 13:05 设置高亮

新版征文——我的超频路之初玩水冷

上个世纪末,超频之风刚刚吹起,网络媒体也才露角,我对超频的知识更多的来自于电脑报这些传统纸媒,从一无所识的菜鸟慢慢知道了处理器的频率,知道了所谓的倍频,知道了所谓的外频,知道了超频中显卡与内存的制约关系。最令人痴迷的还是CPU的散热改造,记忆犹新的是,当时我所用的硅脂全部是用牙膏代替的,狂汗一个。早期CPU散热器都是很朴素的,都是风扇加个散热底座构成,嗯嗯,那会儿热管技术还没应用到消费级电脑中。

普通的风冷散热器难以满足我的超频之心,正好后来出了半导体制冷块,花了25元买了一个,但是效果很不理想,不太实用,安全性也很差(爱结露,一不小心就要滴水出来),所以开始着手水冷方面的散热改造,要知道当时可没有成品水冷散热配件卖哦。

初玩水冷,免不了对流体散热的一些基本知识作些了解,水冷散热(包括其它的散热方式),无非是一个热传导的过程,凡是有温度差存在时,就必然发生热从高温处传递到低温处,这是自然界和工程技术领域中极普遍的一种现象,而这一现象必定遵循着传热速率方程:Q=KSΔt,不难看出,增大总传热系数K、传热面积S和平均温度差Δt都可以提高传热速率。所以我从这三方面来考虑强化水冷系统的传热过程。

增大平均温度差Δt

一般情况下,循环水的初始温度为室温,但是用过水冷的朋友肯定会有这样地感受:随着使用时间的增加,水温增加太快,大大高于室温。这样平均温度差就不断变小,传热速率也不断降低。那么在使用中如何尽可能地保持为初始时的平均温度差呢,也就是说如何让水的温度保持在初始时的温度状态?

1、正确使用抽水泵

抽水泵是我在花鸟市场买的,好象是20元。那个时候见过的水冷系统中,抽水泵都是放在储水器中工作的,这存在有两个方面的问题。一是劣质水泵在水中漏电,容易造成人身伤害;另一个也相当严重,就是抽水泵本身工作时产生的热量相当大,它会对储水器中的水慢慢地加温。


抽水泵在储水器中潜水工作


下面是我对18W的抽水泵潜水工作时(不接换热器)测得的数据(储水器中的水量为2.5L):



0小时后

1小时后

2小时后

水 温

29℃

34℃

37℃


你现在了解到了抽水泵的威力吧。两小时就能将2.5L的水升高8℃,这对计算机的散热是极不利的,所以最好选用能离水工作的抽水泵。相同条件下,离水工作时的温度变化情况:


抽水泵离水工作



0小时后

1小时后

2小时后

水 温

29℃

32℃

34℃


2小时后水温为34℃,前后相差3℃,变化比较明显,但水温还是升高了5℃。用手摸摸抽水泵,感觉比较热。要降低水温,就必须降低水泵的温度,弄个机箱风扇在旁让它清凉清凉,再看看水温变化:


给抽水泵也散散热



0小时后

1小时后

2小时后

水 温

29℃

30℃

31℃


这一次的改善比较明显,平均每小时只升高1℃,应该说相当理想。

2、进一步降低水温

还有没有方法让水温更低一点呢?答案是肯定的。

① 在水桶上方外面加一个机箱风扇(有大的更好)吹向水面,一方面可以直接冷却水,另一方面可使水面风速加速,流通增加,水面蒸发速度加快,利用水蒸发时吸收大量的热量,可使水温降至低于室温1~2℃。此法配合前述的抽水泵使用方法,可让水温保持在室温左右,基本克服了抽水泵工作时的发热对循环水的影响,保证水冷系统的良好工作环境。



使用一个大风扇吹向水面来降低水温

② 当水冷系统开始对CPU等散热时,循环水温升高是不可避免的。如果使用更大的储水器,循环水的水量在5L以上,水温的变化相应地缓慢,1~2小时内基本不影响工作,如果有更高要求,可在水温变化比较明显时加入适量冰块(不会没冰箱吧?平常多冰一点)来降低水温,但太多冰块会造成结露,要注意用量,也有人建议用换水来解决,不过在工作时换水的确不太方便。

③ 另外一个方法是让水经过换热器后在流动的过程中尽可能地自然冷却,在机箱外面固定一根排列成“蛇形”状的铜管,通过一个又长又慢的回路,铜管中的水受周围较冷的空气传递温度,温度会不断降低。


3、水气凝结解决方案

水温对CPU的超频影响很大。我当时用的是Celeron333,2.05V/530MHz下,水温在30℃以下稳定!2.1V/550MHz下 ,水温在25℃以下稳定!2.2V/570MHZ下 ,水温在18℃以下稳定。可以看出,水温愈低,平均温度差愈大,可超的频率愈高。当然要使用较低水温是要有所付出的。

在水冷系统中,除非使用冰水,否则不会存在CPU"冒汗",即水会凝结的问题,如果水温大大低于室温(如冰水混合物)或搭配半导体致冷块使用,CPU温度降至0℃左右是常有的事,容易造成换热器和CPU"冒汗",凝结成水珠滴落到你的爱机内,可能造成的危害是无法让人容忍的。

简单解决方案:适用于水温在8℃以上的水冷,把CPU附近的机箱上的风扇改为由外向内吹,将凝结的水蒸气吹干。如果CPU附近的机箱上没有风扇,可考虑加装一个。



将机箱上的风扇改为由外向内吹,将凝结的水蒸气吹干


还有个比较好的解决方案,水气之所以会凝结,乃源自于空气中的水气,如能完全隔绝CPU与空气之接触,水气凝结问题便不复存在。所以啊,如果紧密包裹CPU,那就安全多了,不过实施很难,但也是个思路。


增大传热面积S

增大传热面积,可以提高传热速率。由于CPU与换热器的接触面积已固定,靠加大换热器的尺寸来增大传热面积是没有理由的,显然换热器与CPU的接触面不得小于CPU的金属散热面。在理论上,最大传热面积就是CPU的金属散热面的面积,为了尽量向这个理论值靠近,就必须在换热器的设计上动脑筋。



换热器中精心设计的水道和挡板



挡板切口高度及板间距的影响


在换热器中设计挡板,一方面是为了增大有效传热面积,另一方面是为了增大传热系数。挡板间的距离过大或挡板的切口过大(如a、c),容易造成涡流、洄流等现象,有些位置的流体相对静止,流体走“短流”,使得有效传热面积大大减小。这张图是从《化工原理》书上用DC拍下来的。


增大总传热系数K

增大总传热系数,可以提高传热速率。总传热系数K的估算公式比较复杂,主要和热阻、导热系数有关,要提高K值,就必须减小各项热阻,选择导热系数大的介质。

减小热阻的方法主要有:

① 加大流速,增强流体湍动程度,减小传热边界层中滞流内层的厚度,以提高对流传热系数,即减小对流传热的热阻。例如,选用功率稍大的抽水泵,可以提高水的流速,对水冷系统中的换热器精心设计水道,增加必要的挡板,不但能增大传热面积,也能提高水的流速。与此同时,应考虑由于流速加大而引起流体阻力的增加,及大功率的抽水泵发热引起的水温升高等问题,即不能片面地要求提高对流传热系数,而不顾及其它。

② 防止结垢和及时清除垢层,以减小垢层热阻。定期清洗换热器和循环水管,以清除垢层和其它微生物。

选择导热系数大的介质:对于换热器的材质,应尽量选用铜,其次为铝,至于金和银,没有实际价值,不予考虑。 对于作冷却用的流体介质,一般选用水,这主要是因为水的导热系数在液体中是最大的,而且容易得到,价格低廉。但是水也有个问题不能很好地解决,即使在密封的状态下,纯净水也会在一个月左右慢慢的变质的,如果采用自来水的话,则坚持的时间更加短,一般只有一个星期左右。更麻烦的是,整个循环管道被微生物污染,隔绝了水与换热器进行热传递,此时即使再换水也无法达到原来的效果了。所以要在水中投放化学试剂的方法来防止微生物的生长,但是要注意毒性或危害性,否则就得不偿失了,呵呵。

最后的话

这些玩法,在现在看来,是相当的“幼稚”了,不过限于当时条件和对水冷散热的认识不足,这都是一个早期超频者的必经之路。科技日新月异,现在的DIYer估计都不会去动手自制水冷系统了吧,成套的水冷系统可以直接购买,美观安全的多,但是制作过程的乐趣却不会有的。超频之路走了很久,实际上有很多可以记录的,初玩水冷是我印象最深的,数据和图片是当时保留下来的,还有很多图片无法找到。以此一文,支持超能网越办越好。

[ 本帖最后由 land 于 2007-11-6 13:00 编辑 ]

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支持.........

水冷的極限OC
Kikyo~may be i will always love you .

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不是一般的强啊!
引用:
“当时我所用的硅脂全部是用牙膏代替的”

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前辈啊,资深啊,厉害啊,牛B啊

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图文并茂,强啊

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引用:
当时我所用的硅脂全部是用牙膏代替的
拍桌喷饭
天佑四川 共度难关

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用牙膏就对了,早前硅脂并不是很好买,是双面胶的时代,用牙膏是个小秘密哪~

强文一篇,受教了~

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