Vodní chlazení - teorie a základy stavby
Seznam kapitol
Pokud jste se někdy zamýšleli nad stavbou vodního chlazení pro váš počítač, ale zdálo se vám, že je to úkol téměř nadliský, pak je tento článek právě pro vás. Rozebereme si stručně, co je potřeba pro samotnou stavbu, ale také se podíváme na samotný princip fungování "vodníka". V článku se vyskytují jen ty komponenty, které jsou dostupné na českém trhu, takže případným zájemcům o stavbu už nic nebrání ve zdárném splnění svého snu.
Princip vodního chlazení v počítači je založen na odběru ztrátového tepla z čipu a jeho přestupu do kapaliny pomocí tepelného výměníku. Tento výměník ať už umístěný na procesoru, jádře grafické karty nebo pevném disku nazýváme blok vodního chlazení (dále jen blok).
Z bloku je kapalina odváděna pomocí čerpadla do druhého tepelného výměníku, kde kapalina předává teplo do okolí. Tepelný blok, ve kterém se kapalina takto ochlazuje nazýváme radiátor. Kapalina se pak vrací zpět do bloku se ohřát a tvoří tak uzavřený oběh.
Při přenosu tepla z čipu do vody dochází ke dvěma způsobům přestupu tepla. První je přenos tepla z čipu do těla bloku vedením v objemu pevné látky tzv. konduktivní přenos tepla (kondukce). Pro šíření tepla kondukcí ve výměníku platí zjednodušený vztah:
Q
= λ . S . ΔT . kkde:
Q
… tepelný tok- ΔT …teplotní spád
- S … teplosměnná plocha
- λ … součinitel tepelné vodivosti
- k ... tvarový součinitel
Součinitel tepelné vodivosti jako jedna z majoritních složek výše uvedeného vztahu udává míru schopnosti látky vést teplo. Je definována jako množství tepla, které musí za jednu sekundu projít tělesem, aby na délce jeden metr byl teplotní spád 1°C. Součinitele tepelné vodivosti materiálů vhodných pro výměníky jsou uvedeny v tabulce:
| látka při 20°C | W/m.K |
| stříbro | 418 |
| měď | 395 |
| hliník | 229 |
| mosaz | 109 |
Druhým přenosem tepla je přenos tepla prouděním tzv. konvektivní přenos tepla. Pro přenos tepla konvekcí zde zjednodušeně platí:
Q
=m
. cp . ΔTkde:
Q
… tepelný tok- ΔT… teplotní spád
m
… hmotnostní tok kapaliny- cp … měrná tepelná kapacita kapaliny
Z výše uvedených vztahů je patrné, že podmínkou pro uskutečnění přenosu tepla vedením je potřeba teplotní rozdíl, kdy směr přenosu tepla je pak orientován z místa z vyšší teplotou do místa s teplotou nižší. Výsledný tepelný tok výměníkem je pak dán součtem obou dílčích rovnic pro konvekci i kondukci a platí jak pro blok tak i radiátor. K oběma mechanismům přestupu tepla tedy dochází jak v bloku tak i v radiátoru.
Uvedené rovnice pro přestup tepla jsou ty nejzákladnější a slouží spíše jako seznam jednotlivých veličin, které mají na samotný přestup tepla největší vliv.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
