사실 우리는이 문제를 10 년 전 (2010 년)에 논의했고, 오늘 우리는이 주제가 여전히 가치 있다고 생각하기 때문에 옛말을 반복합니다. 그 이유는 무엇입니까? 최근 RTX 3080 그래픽 카드의 물결부터 시작하겠습니다. 테스트 한 RTX 3080 그래픽 카드와 라디에이터의 모습을 살펴 보겠습니다.

분명히 이러한 RTX 3080 그래픽 카드의 라디에이터에는 대규모의 긴 히트 파이프 와 남북으로 달리는 공통 기능이 있습니다. 대부분의 경우 이러한 대형 라디에이터는 GPU를 잘 호위 할 수 있지만 그래픽 카드를 수직으로 설치하는 경우와 같은 특별한 경우에는 사고가 발생할 수 있습니다. 또한 시장에 특수 구조가있는 케이스 (IO 인터페이스가 케이스 위에 있음)가 있으며, 이전 까마귀와 같은 수직 공기 덕트가있는 케이스가 있습니다. 모두 케이스에 그래픽 카드를 수직으로 설치합니다.

경우에 따라 그래픽 카드는 이와 같이 수직으로 설치됩니다.

그래픽 카드를 수직으로 설치하면 GPU 온도가 너무 올라 갑니까?

이와 같은 히트 파이프는 남북 라디에이터를 오랫동안 통과하며 일반적인 경우에 압력 테스트를했을 때 방열 성능은 다음과 같습니다.

정상적인 상황에서 GPU 온도는 스트레스 테스트 동안 약 74도에서 안정적입니다.

그래픽 카드가 동일한 조건에서 수직으로 설치된 경우 방열 성능은 다음과 같습니다.

수직 설치시 스트레스 테스트 중 GPU 온도가 82도까지 상승했습니다.

그래픽 카드를 수직으로 설치하는 것만으로 GPU의 온도가 8도 올라간다 고요? 이것이 발생하는 이유 이것은 히트 파이프의 기본 작동 원리에서 시작해야합니다.

히트 파이프의 액체 역류는 중력의 영향을 극복해야합니다.

히트 파이프는 이제 우리에게 매우 익숙해 져 PC 방열에 널리 사용되어 왔으며 그 원리도 잘 알려져 있으며 상 변화시 열을 흡수 / 방산하는 특성을 이용한 냉각의 일종입니다. 과학 기술. 다음은 흐르는 히트 파이프의 애니메이션입니다. 열은 왼쪽에서 히트 파이프 (Evaporator)로 들어가 오른쪽 (Condenser)에서 다시 방출됩니다. 빨간색은 증발 후 증기 흐름, 파란색은 응축 후 통과합니다. 모세관 구조에 의해 반환 된 액체.

히트 파이프 워크 플로우의 개략도 (사진 출처 heatpipe.nl )

일반적으로 히트 파이프는 튜브 쉘, 튜브 쉘에 부착 된 액체 심지 및 엔드 캡으로 구성됩니다. 튜브는 일정한 음압으로 펌핑되고 ​​적절한 양의 작동 물질 (작동 유체)로 채워져 심지를 튜브의 내벽에 가깝게 만듭니다. 액체를 채운 후 밀봉하십시오. 히트 파이프의 한쪽 끝이 가열되면 모세관 심지의 작동 유체가 증발하여 기화하고 증기는 작은 압력 차이로 다른 쪽 끝으로 흐르고 액체로 응축됩니다. 액체는 모세관 힘과 중력에 의해 다공성 물질을 따라 증발 섹션으로 다시 흐르고이 사이클을 통해 열이 지속적으로 전달됩니다. .

히트 파이프의 기본 구조

작은 온도 차이를 통해 많은 양의 열을 전달할 수있는 히트 파이프의 고효율은 작업에서 물리학의 세 가지 기본 원리를 사용하기 때문입니다.

① 진공 상태에서 액체의 끓는점이 감소합니다
.② 동일한 물체의 기화 잠열이 현열보다 훨씬 높습니다 (즉, 상 변화가 더 많은 열을 흡수하거나 방출합니다).
③ 다공성 모세관 구조의 흡입력이 촉진 될 수 있습니다. 액체는 흐르고 순환을 형성합니다.

일반적으로 히트 파이프 내부의 작동 유체는 작동 온도 범위에 따라 선정되어야하며, PC 방열을 위해서는 비용 요소를 고려하여 제조업체가 일반적으로 순수와 일부 첨가제를 선택합니다. 그런데 어떤 학생들은 왜 히트 파이프를자를 때 액체가 보이지 않나요?

실제로 히트 파이프에는 작동 유체가 매우 적습니다. 너무 많으면 액체가 막히고 응축 섹션이 정상적으로 작동하지 않습니다. 물론 유체가 모세관 구조의 기공을 채울 수 없어 히트 파이프 증발 섹션이 부분적으로 건조되므로 좋지 않습니다. 히트 파이프의 직경, 모세관 구조 및 길이는 채워진 액체의 양에 직접적인 영향을 미칩니다. 직경 6mm, 길이 15cm의 가장 일반적인 히트 파이프는 작동 유체 충전량이 약 0.5ml이고 모두 모공에 채워져있어 히트 파이프를 잘라도 액체가 흘러 나오지 않습니다.

유명한 과학자 Cotter는 일반적으로 Cotter 이론이라고 불리는 히트 파이프 과학의 이론적 기반을 마련했으며 히트 파이프의 정상적인 작동에 필요한 조건을 언급했습니다.

히트 파이프의 정상적인 작동에 필요한 조건 :

　　　△ Pc ≥ △ Pl + △ Pv + △ Pg

히트 파이프의 유체 흐름은 증기-액체 2 상 역류 흐름에 속하며, 증발 섹션에서 응축 섹션으로 흐르는 증기는 압력 강하 △ Pv를 생성하고 응축 섹션에서 증발 섹션으로 역류하는 응축 액체는 압력 강하 △ Pl을 생성하고 중력장은 액체에 영향을 미칩니다. 흐름은 또한 압력 강하 △ Pg를 생성합니다 (중력장에서 히트 파이프의 위치에 따라 양수, 음수 또는 0 일 수 있음). △ Pl + △ Pv + △ Pg는 작동 유체 역류의 저항을 형성하고, 히트 파이프에서 작동 유체의 순환 력은 모세관 심지 구조와 작동 유체에 의해 생성되는 모세관 압력 수두 (△ Pc)입니다.

히트 파이프의 열 전달에는 다양한 제한이 있습니다.

△ Pv 및 △ Pl은 일반적으로 점도, 밀도, 질량 유량, 히트 파이프 길이, 다공성 물질의 투과 계수 등에 의해 주로 영향을받는 열 부하의 증가에 따라 증가하며, △ Pc는 다음과 같은 심지의 구조에 의해 결정됩니다. 기공 반경이 작을수록 △ Pc가 커집니다. 모세관 구조가 순환을 위해 제공하는 모세관 압력은 제한적입니다. 모세관 힘에 의해 뒤로 당겨진 액체가 증발에 필요한 양을 충족하지 못할 경우 증발 섹션의 심지가 건조되고 증발 섹션의 튜브 벽 온도가 급격히 상승하거나 심지어 관벽과 열원을 태우는 현상이 발생하는데, 이는 일반적인 모세관 한계 입니다.

모세관 한계 외에도 저온에서 증기 흐름의 점도 한계, 증기 흐름 속도가 음속에 도달하는 플러그 흐름의 음속 한계, 지나치게 큰 증기 속도가 표면 장력 유체의 산란 한계를 초과하는 등 히트 파이프의 열 전달에는 다양한 한계가 있습니다. , 액체 비등으로 인한 열전달 능력 저하의 비등 한계도 있습니다.

당연히 우리는 △ Pc / △ Pv / △ Pl의 데이터를 계산하는 방법을 배우기 위해 여기에있는 것이 아닙니다. 우리는 액체 흐름의 중력장에 의해 야기되는 압력 강하 인 △ Pg에만 관심이 있습니다. 증발 부가 응축 부 위에있을 때는 작동 액이 복귀 할 때 중력의 영향을 극복해야하며 , 응축 부가 위에있을 때는 중력이 액체의 복귀를 가속화합니다.

히트 파이프 라디에이터는 이렇게 설치해야합니다

이전 질문으로 돌아가서 그래픽 카드를 수직으로 설치하는 것만으로 GPU 온도가 8도 상승하는 이유는 무엇입니까? 히트 파이프의 작동 원리에 대한 설명을 읽은 후에 실제로 잘 이해됩니다. 그래픽 카드를 수직으로 설치하면 라디에이터의 히트 파이프도 다음 그림과 같이 수평면에 수직입니다.

그래픽 카드가 수평면에 수직 일 때 라디에이터의 증발 섹션은 응축 섹션보다 훨씬 높습니다.

이때 증발 부 (즉, GPU)는 응축 부보다 훨씬 위에 있습니다. 작업시 응축 된 액체는 복귀 할 때 매우 큰 중력장에 의해 생성되는 압력 강하를 극복해야합니다. 히트 파이프에서 복귀 액체의 중력 효과는 분명히 우리를 넘어선 것입니다. 역류에 대한 작동 유체의 저항이 증가하면 환류되는 액체의 양이 감소한다고 상상해보십시오. 증발 부의 온도가 자연적으로 상승하고 열 전달 성능이 급격히 저하되어 GPU의 온도가 급격히 상승합니다.

그래픽 카드 라디에이터가 이러한 상황에 직면 할뿐만 아니라 CPU 라디에이터도 비슷한 상황을 가질 수 있지만 대부분의 RTX 3080 그래픽 카드 라디에이터의 크기와 구조는 그래픽 카드를 수직으로 설치하면 모세관 한계가있을 수 있습니다. 그것은 더 크고 모순이 더 두드러 질 것입니다.

Silverstone이 수직 공기 덕트가있는 RV02 섀시를 출시했을 때 관계자는이 문제도 설명했지만 실제로는 그래픽 카드에 더 큰 영향을주는 하향식 CPU 쿨러에만 해당됩니다.

Silverstone 권장 CPU 쿨러 설치 방법

따라서 더 나은 방열 성능을 얻으려면 라디에이터의 응축 부분의 위치가 증발 부분보다 낮지 않은지 확인하십시오. 이것은 모든 히트 파이프 라디에이터의 설치 지침입니다 . 적어도 히트 파이프 라디에이터가 작동 중일 때 액체 리턴이 너무 많이 손상되지 않도록해야합니다. 더 많은 중력 영향, 즉 응축 섹션의 위치가 너무 낮을 수 없습니다.

사실, 한 가지 점을 기억하고 라디에이터의 히트 파이프를지면과 평행하게 만드십시오! !