CHŁODZENIE PROCESORÓW PC

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.

SPIS TREŚCI

Wstęp

Rozdział 1. Historia a współczesność

Rozdział 2. Podstawy teoretyczne
2.1. Model oporu konwekcyjnego
2.2. Model dwóch oporów: opór konwekcyjny i płynu
2.3. Metoda LMTD
2.4. Metoda efektywność-NTU
2.5. Porównanie modeli efektywności wymiennika ciepła, oporu konwekcyjnego, dwóch oporów (dla stałego strumienia ciepła) i oporu całkowitego
2.6. Inne zalety stosowania metodologii wymienników ciepła
2.6.1. Efekt wypychania
2.6.2. Określenie wpływu omijania (bypass)
2.7. Spadek ciśnienia i wymiana ciepła w radiatorach o wlocie powietrza prostopadłym od góry

Rozdział 3. Badania odbioru ciepła wydzielanego przez procesor komputera PC za pomocą radiatora chłodzonego powietrzem
3.1. Opis instalacji i badania wstępne
3.2. Wpływ temperatury radiatora na pracę wentylatora
3.3. Współczynnik wnikania ciepła

Rozdział 4. Badania chłodzenia wodnego
4.1. Budowa bloku wodnego Zalman ZM-WB3 Gold
4.2. Opis stanowiska laboratoryjnego
4.2.1. Obliczanie bloku chłodzącego
4.3. Obliczenia dla danych eksperymentalnych
4.3.1. Przykład obliczeniowy
4.4. Wyniki obliczeń
4.5. Podsumowanie

Rozdział 5. Nanopłyny
5.1. Synteza nanopłynów
5.2. Gęstość nanopłynów
5.3. Dynamiczny współczynnik lepkości
5.4. Współczynnik przewodzenia ciepła
5.4.1. Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła nanopłynu z zastosowaniem metody Transient Hot Wire (THW)
5.4.2. Budowa i zasada działania urządzenia pomiarowego
5.4.3. Pomiar i opracowanie wyników

Rozdział 6. Chłodzenie nanocieczą procesora komputera osobistego
6.1. Pomiary
6.2. Numeryczna mechanika płynów (CFD)
6.2.1. Preprocesor
6.2.2. Solwer
6.2.3. Postprocesor
6.3. Opis bloku chłodzącego i modelowania za pomocą preprocesora Gambit
6.3.2. Tworzenie siatki
6.4. Modelowanie CFD we Fluencie
6.4.1. Woda jako medium chłodzące
6.4.2. Symulacje chłodzenia nanopłynem woda - CuO
6.4.3. Podsumowanie
6.5. Rozważania i obliczenia Korpysia
6.5.1. Model CFD
6.5.2. Wyniki
6.5.3. Podsumowanie

Rozdział 7. Postępy w chłodzeniu procesorów
7.1. Przewodzenie
7.2. Chłodzenie powietrzem
7.2.1. Wentylatory
7.2.2. Osady na powierzchni wymiany ciepła
7.2.3. Innowacje
7.2.4. Podsumowanie
7.3. Alternatywne metody chłodzenia procesorów PC
7.3.1. Piezowentylatory
7.3.2. Syntetyczne strumienie chłodzące
7.3.3. Nanobłyskawice
7.3.4. Chłodzenie cieczą
7.3.5. Ciepłowody
7.3.6. Zimne płytki
7.3.7. Mikrokanały i minikanały
7.3.8. Chłodzenie elektrohydrodynamiczne i elektrozwilżanie
7.3.9. Chłodzenie ciekłym metalem
7.3.10. Chłodzenie przez zanurzenie
7.3.11. Uderzenie strumienia cieczy
7.3.12. Chłodzenie aerozolem
7.3.13. Chłodzenie w ciele stałym
7.3.14. Chłodzenie w supersieci i heterostrukturze
7.3.15. Chłodzenie termojonowe i termotunelowe
7.3.16. Materiały bazujące na przemianie fazowej i akumulatory ciepła
7.4. Chłodzenie ekstremalne
7.5. Wnioski dotyczące rozwoju chłodzenia procesorów
7.5.1. Podejście fenomenologiczne
7.5.2. Architektura systemu oparta na technikach zarządzania ciepłem
7.5.3. Monitorowanie obciążenia cieplnego
7.5.4. Zrównoważony rozwój
7.5.5. Potrzeba standaryzacji charakteryzacji opisu wydajności cieplnej hardware‘u
7.6. Podsumowanie

Spis oznaczeń

Skorowidz