使用液态金属对 PC 进行液体冷却?

Fat*_*eep 21 water-cooling

如果您将大量液态金属而不是水/冷却液放入定制的冷却回路中,会发生什么?你会面临哪些挑战?这样做会有什么好处吗?

奖励:如果您使用铜管而不是标准塑料/玻璃管并通过铜管泵送液态金属会怎样?还使用了铜制 CPU 块?

Kel*_*ari 44

虽然表面上这似乎是个好主意,但实际上,这是一个非常糟糕的主意。

有两种金属(不包括合金)在室温下呈液态:汞和镓。

首先,汞是非常有毒的,只能由专家来处理。

镓会腐蚀铝和钢,这是冷却剂流过/通过以吸收热量的物质。它最终会破坏接头和散热器,这将导致下一个问题。

汞和镓都是电导体。如果这两种液体中的任何一种泄漏到电子设备上,都可能导致短路甚至损坏电子设备。再说一次,汞是剧毒的。仅此一点就是不使用它们的原因。

由于热量,汞和镓具有很高的体积膨胀率。在高温下,它们会大大膨胀,压力会破坏冷却管线。

镓本身在室温下不是液体。它的熔点为 85.58°F (29.76°C),这意味着 PC 已关闭并完全冷却,镓会凝固。这当然会引起问题,因为液体将无法流动。

编辑一些更多的想法:

水星非常非常重。一升水银的重量不到 30 磅(13.5 公斤)。一升镓重 13.02 磅(6 公斤)。移动这种液体需要一个巨大的泵。单独的重量可能会导致 PCB 弯曲或断裂。

  • 蓖麻毒素和河豚毒素*极*有毒。水星是“轻拿轻放,不吃”。 (5认同)
  • 元素汞甚至远不及“剧毒”。你可以处理它并扔进垃圾桶。你可以吃它,它会通过另一端。你可以注射它,它不会以机械堵塞以外的方式伤害你。你会没事的,只要你不重复做,因为元素汞的生物利用度很低。另一方面,二甲基汞,你用橡胶手套接触它的一滴,这就是你的致命暴露。 (5认同)
  • 我以为有机汞化合物毒性极大,而汞本身只有中度毒性?(即你吃了它会死,但用你的皮肤接触半滴不会杀死你 - *不像*上述有机汞化合物) (4认同)
  • “镓对除钨和钽以外的所有金属都有腐蚀性,钨和钽具有很高的耐腐蚀性。” [镓(液体或固体)会腐蚀所有形式的黄铜吗?](//chemistry.stackexchange.com/a/29564) (3认同)
  • 体积膨胀可以使用一个没有装满边缘的水库来处理(我给它某个地方来扩展) (3认同)
  • 撇开所有荒谬不谈,我想知道它们在吸热方面的表现如何(与使用的水或冷却剂溶液相比)。 (2认同)
  • “汞和镓都是电导体。如果这两种液体中的任何一种泄漏到电子设备上,都可能导致短路甚至损坏电子设备。” 虽然我还没有尝试过,但实际上水不会“足够好”以造成一些损害吗? (2认同)

uDe*_*Dev 29

Keltari 的答案中的所有内容都是正确的,我只想用其他一些重要信息对其进行扩展:

当您想“传递”热量时,您需要处理两个主要值:热导率和热容量。首先是从/向其他材料获取热量/向其他材料提供热量的难易程度,例如从热表面获取热量并将热量传递给冷表面。第二是它可以储存多少能量。

与固体金属相比,液态金属的热导率非常低。纯固体铝的导热系数约为 200 W/(m K),纯铜约为 390 W/(m K)。另一方面,汞的值约为 8.5 W/(m K),而水的值约为 0.6 W/(m K)。所以液态金属在传热方面比水好,但比固态金属差很多。

热容量是另一部分。液态水的 1 K 温度变化(即 1 °C 或 2 °F 变化)需要 4.187 kJ/kg,而汞的相同变化是 0.125 kJ/kg,这意味着来自 CPU 表面的相同热量会导致 32 倍水银温度变化较大!

如果我们简单地想,导电性提高 14 倍,热容量降低 32 倍,与水冷相关的总和大约要差 50%,仍然没有考虑其他危险因素,如毒性或短路因素。(此计算不正确,因为这些值依赖于许多其他参数,例如当前温度、压力以及传输时的侧耗散等)

  • @uDev NaK 的热导率为 218 W/m,略好于铝。问题不在于金属是液态的,而在于选择了最不利于冷却的金属汞。这就像说固体金属不适合做散热器,因为钛只有 21.9 W/(m·K)。这个答案是基于错误的前提。 (3认同)

小智 22

液态金属 CPU 冷却器已经存在:

http://www.guru3d.com/articles-pages/danamics-lmx-superleggera-review,1.html

这个使用 NaK :一种钠和钾的共晶合金,与空气、水和几乎任何东西都发生可怕的反应:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-potassium_alloy

同样的合金用于核电工业的冷却。


Age*_*t_L 6

这样做会有什么好处吗?

不。WC 回路不是您的中央供暖回路,它适用于温度梯度。在典型的、尺寸合适的 WC 回路中,冷却剂循环得足够快,以至于所有元件(块和散热器)都处于几乎相同的温度。这意味着更好的冷却剂不会有太大变化,整个循环受到散热器性能的限制。即使是这样,正如 Nat 所说,冷却剂的传热是 [热容量] * [流量]。因此,很难夸大用 Laing E 系列产品更换泵(并将管子改大以保持低摩擦)比从头开始设计液态金属冷却剂要容易得多。

即使在核工业中,液态金属也被使用,不仅因为它比水具有更大的热容,而且因为水具有中子减速特性,这使得它完全不适用于快中子反应堆(例如海狼号航空母舰上的反应堆)。

奖励:如果您使用铜管而不是标准塑料/玻璃管并通过铜管泵送液态金属会怎样?

没有。与通过内部移动冷却剂的热传递速度相比,沿铜管的热传递速度微不足道。就像热管一样。它们是铜,可以将热量传入和传出。纵向上,热量是由蒸汽移动的——这就是为什么一旦被刺破,热管就变得无用了。

还使用了铜制 CPU 块?

他们中的大多数已经是铜了。如果这不明显,那是因为它们是镀镍的。

如果您想显着提高 WC 性能,请将散热器移到寒冷的地方,例如窗外。16°C 的压力在冬天很容易做到:) 将散热器与其他组件保持在相同的气流中,这抵消了 WC 的最大优势:将热量移得更远、更远。