RU51188U1 - DEVICE FOR INCREASING HEAT EXCHANGE EFFICIENCY - Google Patents

DEVICE FOR INCREASING HEAT EXCHANGE EFFICIENCY Download PDF

Info

Publication number
RU51188U1
RU51188U1 RU2005128320/22U RU2005128320U RU51188U1 RU 51188 U1 RU51188 U1 RU 51188U1 RU 2005128320/22 U RU2005128320/22 U RU 2005128320/22U RU 2005128320 U RU2005128320 U RU 2005128320U RU 51188 U1 RU51188 U1 RU 51188U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat pipes
inlet
reservoir
outlet
radiator
Prior art date
Application number
RU2005128320/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Степанович Верба
Виктор Александрович Гандурин
Александр Анатольевич Алексеев
Original Assignee
Владимир Степанович Верба
Виктор Александрович Гандурин
Александр Анатольевич Алексеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Степанович Верба, Виктор Александрович Гандурин, Александр Анатольевич Алексеев filed Critical Владимир Степанович Верба
Priority to RU2005128320/22U priority Critical patent/RU51188U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU51188U1 publication Critical patent/RU51188U1/en

Links

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Устройство относится к вычислительной техники, в частности, к устройствам охлаждения центрального процессора (CPU), видеокарты и т.п. Устройство повышения эффективности теплообмена, содержащее радиатор, состоящий из медного основания с внутренними продольными отверстиями, вход и выход которых соединен с тепловыми трубками,, отличающееся тем, что в него дополнительно введены резервуар с охлаждающей жидкостью, помпа, помещенная в резервуар с охлаждающей жидкостью; выход помпы соединен с входом тепловых трубок, а выход тепловых трубок - с входом резервуара с охлаждающей жидкостью, кроме того, в качестве основания радиатора используется подложка из окиси алюминия Аl2О3 с множеством продольных отверстий, соединенных с тепловыми трубками.The device relates to computing, in particular, to cooling devices of a central processing unit (CPU), video card, etc. A device for increasing heat transfer efficiency, comprising a radiator consisting of a copper base with internal longitudinal holes, the inlet and outlet of which is connected to the heat pipes, characterized in that a reservoir with a cooling liquid is additionally introduced into it, a pump placed in a reservoir with a cooling liquid; the pump outlet is connected to the inlet of the heat pipes, and the outlet of the heat pipes to the inlet of the coolant reservoir, in addition, an aluminum oxide substrate Al 2 O 3 with many longitudinal openings connected to the heat pipes is used as the radiator base.

Description

Устройство относится к вычислительной техники, в частности, к устройствам охлаждения центрального процессора (CPU), видеокарты и т.п.The device relates to computing, in particular, to cooling devices of a central processing unit (CPU), video card, etc.

С ростом вычислительной мощности современные процессоры потребляют все больше и больше энергии. Основная ее часть выделяется в виде тепла. Этот непрерывный тепловой поток можно отбирать только через ограниченную площадь процессорного ядра. Производители стараются бороться с потреблением энергии и тепловыделением переходом на более низкие напряжения питания и технологические нормы. С уменьшением микронных норм производства потребление мощности действительно уменьшается, однако уменьшается и площадь кристалла самого ядра, что в свою очередь, ведет к увеличению плотности теплового потока. И хоть тепла становиться меньше, но снизится ли температура внутри ядра меньшей площади - это уже под вопросом. С увеличением интеграции и уменьшением площади чипа отвод тепла с его поверхности становится все более трудной задачей. Здесь требуются специальные материалы и теплоносители. Неизменный рост тактовых частот предполагает неизбежное увеличение тепловыделения CPU в дальнейшем. Для процессоров с тактовыми частотами, превышающими 2 ГГц, рекомендуются coolers (вентиляторы) с радиаторами из меди, либо хотя бы с медной подошвой на алюминиевом радиаторе.With the growth of computing power, modern processors consume more and more energy. Its main part is released in the form of heat. This continuous heat flux can only be taken through a limited area of the processor core. Manufacturers are trying to deal with energy consumption and heat by switching to lower supply voltages and technological standards. With a decrease in micron production rates, power consumption actually decreases, but the crystal area of the core itself decreases, which in turn leads to an increase in heat flux density. And although the heat becomes less, but whether the temperature inside the core of a smaller area will decrease is already in question. With increasing integration and decreasing chip area, heat removal from its surface becomes an increasingly difficult task. Special materials and coolants are required here. A constant increase in clock frequencies suggests an inevitable increase in CPU heat in the future. For processors with clock speeds exceeding 2 GHz, coolers (fans) with copper radiators, or at least with a copper sole on an aluminum radiator, are recommended.

В случае охлаждения системы жидкостью с использованием радиаторов ситуация коренным образом меняется. Охлаждающая жидкость циркулирует в изолированном пространстве - по гибким трубкам малого диаметра. В отличие от воздушных магистралей, трубкам для жидкости можно задать практически любую конфигурацию и направление. Занимаемый ими объем гораздо меньше, чем воздушные каналы при такой же или гораздо большей эффективности.In the case of cooling the system with liquid using radiators, the situation changes radically. Coolant circulates in an isolated space - through flexible tubes of small diameter. Unlike airways, fluid tubes can be configured with virtually any configuration and direction. The volume they occupy is much less than the air ducts at the same or much greater efficiency.

Известны устройства жидкостного охлаждения. Наиболее близким к описываемому техническому решению является устройство с использованием тепловых трубок, производимых фирмами Auras (CoolEngine-Т6С) (www.auras.com.tw), Poseidon(WCL-02) (www.3rsystem.co.kr), Thermalright (www.thermalright.com) (прототип), содержащее радиатор, состоящий из медного основания с внутренними продольными отверстиями, вход и выход которых соединен с тепловыми трубками, и на котором установлены медные ребра. При этом каждое ребро соприкасается с трубкой довольно обширной площадью. Для этого отверстия в ребрах имеют специальные "лепестки", которые плотно охватывают трубку. Что касается основания, то качество его обработки очень хорошее.Known liquid cooling devices. Closest to the described technical solution is a device using heat pipes manufactured by Auras (CoolEngine-T6C) (www.auras.com.tw), Poseidon (WCL-02) (www.3rsystem.co.kr), Thermalright (www .thermalright.com) (prototype), comprising a radiator consisting of a copper base with internal longitudinal holes, the inlet and outlet of which is connected to the heat pipes, and on which copper fins are mounted. Moreover, each rib is in contact with the tube over a fairly large area. For this, the holes in the ribs have special “petals” that tightly enclose the tube. As for the base, the quality of its processing is very good.

Принципиальная разница между воздушным и жидкостным охлаждением в том, что вместо воздуха через радиатор CPU прокачивается жидкость. Вода или другие подходящие для охлаждения жидкости отличаются хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью. Циркулирующая жидкость обеспечивает гораздо лучший теплоотвод, чем поток воздуха. Это дает не только более низкую температуру охлаждаемых элементов, но и сглаживает резкие перепады температуры работающих в переменных режимах устройств.The fundamental difference between air and liquid cooling is that instead of air, fluid is pumped through the CPU heatsink. Water or other liquids suitable for cooling are characterized by good thermal conductivity and high heat capacity. The circulating fluid provides much better heat dissipation than air flow. This gives not only a lower temperature of the cooled elements, but also smoothes out the sharp temperature drops of devices operating in alternating modes.

Типичный жидкостный радиатор для процессора гораздо меньше любого применяемого на сегодняшний день cooler. Радиатор небольшого теплообменника может быть сравним с размерами крупного процессорного кулера. Трубки не занимают много места внутри корпуса, и им не мешают все те неровности и выступающие элементы, которые критичны для потока воздуха.A typical liquid cooler for a processor is much smaller than any cooler in use today. The radiator of a small heat exchanger can be compared with the size of a large processor cooler. The tubes do not take up much space inside the case, and they are not disturbed by all those irregularities and protruding elements that are critical to the air flow.

Спроектированная определенным образом система жидкостного охлаждения не только превосходит по эффективности воздушный cooler, но и отличается более компактными размерами.The liquid cooling system, designed in a certain way, not only surpasses the air cooler in efficiency, but also has a more compact size.

Недостатком данного устройства является отсутствие циркулирующего потока жидкости внутри радиатора, а также значительный объем медных ребер.The disadvantage of this device is the lack of a circulating fluid flow inside the radiator, as well as a significant amount of copper fins.

Цель полезной модели - повышение эффективности теплообмена жидкостного радиатора для охлаждения центрального процессора (CPU).The purpose of the utility model is to increase the heat exchange efficiency of a liquid radiator for cooling a central processing unit (CPU).

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее радиатор, состоящий из медного основания с внутренними продольными отверстиями, вход и выход которых соединен с тепловыми трубками, дополнительно введены резервуар с охлаждающей жидкостью, помпа, помещенная в резервуар с охлаждающей жидкостью; выход помпы соединен с входом тепловых трубок, а выход тепловых трубок - с входом резервуара с охлаждающей жидкостью, кроме того, в качестве основания радиатора используется подложка из окиси алюминия Аl2О3 с множеством продольных отверстий, соединенных с тепловыми трубками.This goal is achieved by the fact that in the device containing a radiator consisting of a copper base with internal longitudinal holes, the inlet and outlet of which is connected to the heat pipes, a coolant reservoir is additionally introduced, a pump placed in the coolant reservoir; the pump outlet is connected to the inlet of the heat pipes, and the outlet of the heat pipes to the inlet of the coolant reservoir, in addition, an aluminum oxide substrate Al 2 O 3 with many longitudinal openings connected to the heat pipes is used as the radiator base.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними и нового Comparison with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new blocks and their connections between them and a new

конструктивного элемента. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».structural element. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что добавление блоков и конструктивного элемента приводит к решению новой задачи повышения эффективности теплообмена. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».A comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the addition of blocks and a structural element leads to the solution of a new problem of increasing heat transfer efficiency. This confirms the conformity of the technical solution to the criterion of "significant differences".

На фиг.1 представлен общий вид рассматриваемого устройства, на фиг.2 показана общая блок-схема устройства, а на фиг.3 - строение подложки радиатора.Figure 1 presents a General view of the device in question, figure 2 shows a General block diagram of the device, and figure 3 - the structure of the substrate of the radiator.

Устройство включает: подложку радиатора 1, резервуар с охлаждающей жидкостью 2, помпу 3, тепловые трубки 4.The device includes: a radiator substrate 1, a coolant reservoir 2, a pump 3, heat pipes 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Жидкость (в большинстве случае это дистиллированная вода) прокачивается через подложку радиатора 1 с помощью специального насоса (помпы) 3. Все компоненты конструкции соединены между собой гибкими трубками. Проходя через радиатор процессора и, в ряде случаев, других устройств, жидкость забирает их тепло, после чего попадает по трубкам в резервуар с охлаждающей жидкостью 2, где охлаждается сама. Система замкнута, и жидкость в ней циркулирует постоянно. В качестве нового конструктивного элемента (подложка радиатора 1) (фиг.3) взят по специально выращенной технологии [1] монокристалл Аl2О3 (сапфир) с микроканальными теплообменниками, обладающий высочайшей теплопроводностью, сравнимой с теплопроводностью алмаза. Микроканалы имеют диаметр порядка 50 микрон и образуются армированием выращиваемого кристалла кремнием с последующим его удалением (вытравливанием). Такая подложка позволяет снять до 25 Вт/см2 тепловой мощности и обладает уникальным сочетанием физико-химических свойств: высокой твердостью, химической инертностью, высокой температурой плавления (2050°С), низким термическим расширением при высоких температурах и высокой стойкостью к термоударам.Liquid (in most cases, this is distilled water) is pumped through the substrate of the radiator 1 using a special pump (pump) 3. All components of the structure are interconnected by flexible tubes. Passing through the processor heatsink and, in some cases, other devices, the liquid takes their heat, after which it passes through the tubes into the reservoir with coolant 2, where it is cooled itself. The system is closed and fluid in it circulates constantly. As a new structural element (radiator substrate 1) (Fig. 3), a single crystal Al 2 O 3 (sapphire) with microchannel heat exchangers having the highest thermal conductivity comparable to the thermal conductivity of diamond was taken using specially grown technology [1]. Microchannels have a diameter of about 50 microns and are formed by reinforcing the grown crystal with silicon, followed by its removal (etching). This substrate allows you to remove up to 25 W / cm 2 thermal power and has a unique combination of physico-chemical properties: high hardness, chemical inertness, high melting point (2050 ° C), low thermal expansion at high temperatures and high resistance to thermal shock.

Таким образом, предложенная циркуляционная система с использованием специально выращенной подложки с микроканальными теплообменниками значительно повышает эффективность теплообмена для охлаждения центрального процессора (CPU), видеокарты и т.п.Thus, the proposed circulation system using a specially grown substrate with microchannel heat exchangers significantly increases the heat transfer efficiency for cooling the central processing unit (CPU), video card, etc.

ЛитератураLiterature

1. Проспект института физики твердого тела российской академии наук.1. Prospectus of the Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Sciences.

Claims (1)

Устройство повышения эффективности теплообмена, содержащее радиатор, состоящий из основания с внутренними продольными отверстиями, вход и выход которых соединен с тепловыми трубками, отличающееся тем, что в него дополнительно введены резервуар с охлаждающей жидкостью, помпа, помещенная в резервуар с охлаждающей жидкостью, выход помпы соединен с входом тепловых трубок, а выход тепловых трубок - с входом резервуара с охлаждающей жидкостью, кроме того, в качестве основания радиатора используется подложка из окиси алюминия Al2O3.
Figure 00000001
A device for increasing heat transfer efficiency, comprising a radiator consisting of a base with internal longitudinal holes, the inlet and outlet of which is connected to heat pipes, characterized in that a reservoir with a cooling liquid is additionally introduced into it, a pump placed in a reservoir with a cooling liquid, and the outlet of the pump is connected with the input of the heat pipes, and the output of the heat pipes with the inlet of the coolant reservoir, in addition, an aluminum oxide substrate Al 2 O 3 is used as the radiator base.
Figure 00000001
RU2005128320/22U 2005-09-13 2005-09-13 DEVICE FOR INCREASING HEAT EXCHANGE EFFICIENCY RU51188U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128320/22U RU51188U1 (en) 2005-09-13 2005-09-13 DEVICE FOR INCREASING HEAT EXCHANGE EFFICIENCY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128320/22U RU51188U1 (en) 2005-09-13 2005-09-13 DEVICE FOR INCREASING HEAT EXCHANGE EFFICIENCY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU51188U1 true RU51188U1 (en) 2006-01-27

Family

ID=36048939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005128320/22U RU51188U1 (en) 2005-09-13 2005-09-13 DEVICE FOR INCREASING HEAT EXCHANGE EFFICIENCY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU51188U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192299U1 (en) * 2019-06-13 2019-09-12 Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" Data storage device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192299U1 (en) * 2019-06-13 2019-09-12 Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" Data storage device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180160565A1 (en) Cold plate with combined inclined impingement and ribbed channels
EP1519646A2 (en) Use of graphite foam materials in pumped liquid, two phase cooling, cold plates
JP2009532871A (en) Cooling system
RU49607U1 (en) CPU COOLING DEVICE
CN105576113A (en) Semiconductor refrigeration component
CN210052735U (en) Novel attenuation chip heat dissipation device
CN103429061A (en) Empty-belly heat pipe radiator
KR102037682B1 (en) Cooling device and cold water storage of water treatment apparatus
CN110132038A (en) A kind of two-phase immersion liquid cooling apparatus
CN102128552A (en) Single-sided corrugated plate type pulsating heat pipe
CN111664733A (en) Heat radiator combining micro-channel heat exchanger with heat pipe
CN115066157A (en) Liquid cooling heat dissipation system and data center
US20060131003A1 (en) Apparatus and associated method for microelectronic cooling
US20050284612A1 (en) Piezo pumped heat pipe
TWM627478U (en) Special-shaped tube cooling and heat dissipation system
RU51188U1 (en) DEVICE FOR INCREASING HEAT EXCHANGE EFFICIENCY
RU73765U1 (en) LIQUID COOLING SYSTEM FOR POWERFUL ELECTRONIC COMPONENT
KR20070115312A (en) A heatpipe module for cooling devices
TW201101011A (en) Heat-dissipative device for multi-task heat-dissipative module using the heat-dissipative device
CN110021571A (en) A kind of radiator based on jet stream microchannel
CN111093347A (en) Self-circulation efficient radiator
RU2154781C1 (en) Thermoelectric refrigerator
CN219474385U (en) Cooler cooling tube plate with high heat exchange efficiency
CN221056886U (en) Split type water-cooling industrial personal computer
CN212538920U (en) Heat radiator combining micro-channel heat exchanger with heat pipe