Szczegóły ebooka

Chłodzenie procesorów PC

Chłodzenie procesorów PC

Janusz Wójcik

Ebook

Chłodzenie procesorów PC bez tajemnic

Komputery osobiste, stacje robocze i serwery zużywają w czasie pracy dużo energii elektrycznej, emitując przy tym sporo ciepła. Znaczna jego część jest wydzielana przez procesory, które są coraz szybciej taktowane i wyposażane w coraz większą liczbę rdzeni. Zbyt wysoka temperatura wewnątrz jednostek centralnych powoduje zmniejszenie stabilności pracy i szybsze zużycie podzespołów, a w konsekwencji pogorszenie wydajności i zwiększenie awaryjności. Dlatego tak istotne jest wprowadzanie technik efektywnego chłodzenia elementów elektronicznych i ciągłe poszukiwanie nowych rozwiązań w ramach badań w tym zakresie.

Książka jest przeznaczona dla osób zainteresowanych zgłębieniem aktualnej wiedzy na temat dostępnych technik chłodzenia procesorów komputerowych. Autor przedstawia teoretyczne podstawy zjawisk związanych z wymianą ciepła w elementach elektronicznych - prezentuje stosowane w tym zakresie modele i metody, szczegółowo opisuje badania nad chłodzeniem wykorzystującym powietrze, wodę i nanopłyny, a także omawia możliwości zwiększenia wydajności wymiany ciepła przy użyciu innych technik. To obowiązkowa pozycja dla każdego, kto zawodowo zajmuje się tą tematyką.

  • Modele i metody używane w badaniach nad chłodzeniem procesorów
  • Badania nad chłodzeniem procesorów przy użyciu powietrza
  • Badania nad chłodzeniem z wykorzystaniem cieczy, w tym nanopłynów
  • Historia i nowe techniki chłodzenia procesorów komputerowych

Wstęp 7

Rozdział 1. Historia a współczesność 9

Rozdział 2. Podstawy teoretyczne 19

  • 2.1. Model oporu konwekcyjnego 19
  • 2.2. Model dwóch oporów: opór konwekcyjny i płynu 21
  • 2.3. Metoda LMTD 23
  • 2.4. Metoda efektywność-NTU 24
  • 2.5. Porównanie modeli efektywności wymiennika ciepła, oporu konwekcyjnego, dwóch oporów (dla stałego strumienia ciepła) i oporu całkowitego 26
  • 2.6. Inne zalety stosowania metodologii wymienników ciepła 28
    • 2.6.1. Efekt wypychania 28
    • 2.6.2. Określenie wpływu omijania (bypass) 29
  • 2.7. Spadek ciśnienia i wymiana ciepła w radiatorach o wlocie powietrza prostopadłym od góry 38

Rozdział 3. Badania odbioru ciepła wydzielanego przez procesor komputera PC za pomocą radiatora chłodzonego powietrzem 47

  • 3.1. Opis instalacji i badania wstępne 47
  • 3.2. Wpływ temperatury radiatora na pracę wentylatora 51
  • 3.3. Współczynnik wnikania ciepła 51

Rozdział 4. Badania chłodzenia wodnego 61

  • 4.1. Budowa bloku wodnego Zalman ZM-WB3 Gold 61
  • 4.2. Opis stanowiska laboratoryjnego 64
    • 4.2.1. Obliczanie bloku chłodzącego 65
  • 4.3. Obliczenia dla danych eksperymentalnych 66
    • 4.3.1. Przykład obliczeniowy 67
  • 4.4. Wyniki obliczeń 68
  • 4.5. Podsumowanie 75

Rozdział 5. Nanopłyny 77

  • 5.1. Synteza nanopłynów 78
  • 5.2. Gęstość nanopłynów 78
  • 5.3. Dynamiczny współczynnik lepkości 80
  • 5.4. Współczynnik przewodzenia ciepła 80
    • 5.4.1. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła nanopłynu z zastosowaniem metody Transient Hot Wire (THW) 85
    • 5.4.2. Budowa i zasada działania urządzenia pomiarowego 86
    • 5.4.3. Pomiar i opracowanie wyników 88

Rozdział 6. Chłodzenie nanocieczą procesora komputera osobistego 95

  • 6.1. Pomiary 95
  • 6.2. Numeryczna mechanika płynów (CFD) 97
    • 6.2.1. Preprocesor 99
    • 6.2.2. Solwer 99
    • 6.2.3. Postprocesor 100
  • 6.3. Opis bloku chłodzącego i modelowania za pomocą preprocesora Gambit 100
    • 6.3.2. Tworzenie siatki 102
  • 6.4. Modelowanie CFD we Fluencie 103
    • 6.4.1. Woda jako medium chłodzące 103
    • 6.4.2. Symulacje chłodzenia nanopłynem woda - CuO 108
    • 6.4.3. Podsumowanie 112
  • 6.5. Rozważania i obliczenia Korpysia 112
    • 6.5.1. Model CFD 114
    • 6.5.2. Wyniki 116
    • 6.5.3. Podsumowanie 130

Rozdział 7. Postępy w chłodzeniu procesorów 133

  • 7.1. Przewodzenie 133
  • 7.2. Chłodzenie powietrzem 135
    • 7.2.1. Wentylatory 138
    • 7.2.2. Osady na powierzchni wymiany ciepła 138
    • 7.2.3. Innowacje 140
    • 7.2.4. Podsumowanie 151
  • 7.3. Alternatywne metody chłodzenia procesorów PC 153
    • 7.3.1. Piezowentylatory 153
    • 7.3.2. Syntetyczne strumienie chłodzące 153
    • 7.3.3. Nanobłyskawice 154
    • 7.3.4. Chłodzenie cieczą 154
    • 7.3.5. Ciepłowody 156
    • 7.3.6. Zimne płytki 157
    • 7.3.7. Mikrokanały i minikanały 157
    • 7.3.8. Chłodzenie elektrohydrodynamiczne i elektrozwilżanie 161
    • 7.3.9. Chłodzenie ciekłym metalem 162
    • 7.3.10. Chłodzenie przez zanurzenie 164
    • 7.3.11. Uderzenie strumienia cieczy 170
    • 7.3.12. Chłodzenie aerozolem 171
    • 7.3.13. Chłodzenie w ciele stałym 173
    • 7.3.14. Chłodzenie w supersieci i heterostrukturze 177
    • 7.3.15. Chłodzenie termojonowe i termotunelowe 178
    • 7.3.16. Materiały bazujące na przemianie fazowej i akumulatory ciepła 179
  • 7.4. Chłodzenie ekstremalne 181
  • 7.5. Wnioski dotyczące rozwoju chłodzenia procesorów 186
    • 7.5.1. Podejście fenomenologiczne 186
    • 7.5.2. Architektura systemu oparta na technikach zarządzania ciepłem 186
    • 7.5.3. Monitorowanie obciążenia cieplnego 187
    • 7.5.4. Zrównoważony rozwój 187
    • 7.5.5. Potrzeba standaryzacji charakteryzacji opisu wydajności cieplnej hardware'u 187
  • 7.6. Podsumowanie 188

Spis oznaczeń 203

Skorowidz 205

  • Tytuł: Chłodzenie procesorów PC
  • Autor: Janusz Wójcik
  • ISBN: 978-83-283-6671-8, 9788328366718
  • Data wydania: 2019-12-03
  • Format: Ebook
  • Identyfikator pozycji: chprpc
  • Wydawca: Helion