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DIY水冷系統

在實驗室里發現了一臺銑床,當然要物盡其用,本人本著科學的測試原則進行了一次DIY實驗。作為一名物理系本科生,偶爾玩下工科的東西還是挺有趣的。

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DIYer: F14r3
制作時間: 1天
制作難度: ★★★☆☆
GEEK指數: ★★★☆☆
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1???材料和工具

  • 最主要的銑床 milling machine Roland MDX20,這里是產品的 詳細參數
  • 一個銅塊(60mm×60mm×4.5mm),抱歉我只找到了黃銅的,要是純銅散熱效果會更好。還有一個鋁塊,是用來調整和做練習用的。
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  • 水冷系統 Thermal Bigwater 760is
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  • 導熱硅脂
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  • 一些密封用的硅膠
  • 家用吸塵器(一定要有哦)
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測試用工具:

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  • 熱電偶和萬用表和一塊銅散熱片
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  • 電源,以及一個加熱器,可以用來加熱銅散熱板
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2???散熱塊設計

先推薦幾個網站

Koolance Liquid Cooling Guide

Thermaltake Water Cooling Kit

還沒學過流體力學,對伯努利方程的了解僅限于文丘里效應(Venturi effect),就是指在流體在管道的窄處壓強會降低。水冷系統目的是為了帶走CPU散發出來的熱量,那么主要的指導思想就是增加和水接觸的表面積和水的流速。湍流也有利于帶走熱量,水分子撞擊銅塊表面越劇烈,熱交換也就越高效。

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  • 我的設計

因為進出水管的內直徑是1/4英寸(6.35mm),所以圖上的兩個大圓圈是給入水出水用的。中間的波浪型凹槽是主要構造,用來帶走熱量,它們應該更彎一些(與上邊成30度的樣子),這樣從入水到出水可以更加流暢。為了控制流速以及壓強基本一致,在散熱塊的底部增加了一個斜坡,這樣水從淺(-3mm定義上表面為0mm)到深處(-3.5mm),壓強增加。而且橫截面越來越窄,希望在尾端提升速度。兩個小圓原本以為可以形成一個漩渦,這樣水在那里打轉,可以帶走一部分熱量,后來發現是個雞肋。 注意你的設計要考慮到鉆頭的大小,我只找到了一個直徑4mm的鉆頭,那么就是說所有的間距應該在4.5mm以上。

設計用的是solidwork 2009。我之前從未用過這個軟件,花了3個小時才把這個簡單的設計完成。而且那個底部斜坡怎么都做不出啦,后來是通過在x-z側面切開一個方形,然后畫一個三角形拉伸到表面上。真是曲線救國啊,我還記得這個成語哦。

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3???銑床加工

使用的軟件是自帶的Roland Modela Player 4 Milling Software 。總之就是對著幫助一個一個按。 記得先吧設計圖存成 .STL格式哦。

設定模型時注意XYZ的方向,不然很容易弄錯正反面。銅塊尺寸為 60×60×4.5mm。人為設定一個0高度面,記得在銅塊表面留一點空隙,這樣第一次移動鉆頭覆蓋整個銅塊時不會刮傷銅塊。

操作流程:新操作New Process-粗加工Roughing (有時間可以用精加工可以選fining)-部分切割Partial Cutting Area(節約鉆頭移動的時間)-等高線切割Contour Lines Cutting(從上往下一圈一圈鉆)。然后確定切割位置cutting position,告訴鉆頭我的樣品在哪,因為樣品臺不是很平,所以要調整很久。然后就可以開始了。

不過用鋁塊一鋸,還是成了這樣:

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  • 這說明右側偏高啊。

再調整,然后就上黃銅了。滿地盡是黃金甲哦,記得隨時拿吸塵器吸走碎削

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等上4個小時就完工咯。

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4???實測性能

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從別的實驗室弄來了一個Watlow E1A51加熱器。

涂上導熱硅膠和加熱用的銅塊連在一起。

用卡鉗夾個三明治,頂部和有機玻璃罩接觸的地方可以涂些硅膠,防止漏水。

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開水冷時不是很炫,加水時應緩慢,然后等10來分鐘讓水管里的氣泡被帶到加水口,可以用手彈水管讓氣泡跑出來。

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/gkimage/tw/yt/jb/twytjb.png

因為缺乏參照體系,只能給出一個大概的圖像。

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室溫26度,

電壓30V,電流0.18A的時候被加熱的銅塊溫度是29.0度

電壓65V,電流0.38A的時候被加熱的銅塊溫度是40.8度

電壓100V,電流0.58A的時候被加熱的銅塊溫度是61.6度

偷個懶,還沒做輸入熱量的計算,加熱器的說明書還沒讀呢。趨勢看上去是不錯啦。

后續分析一定補上。

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5???擴展思考

如果不用黃銅用純銅效果會更好吧。

導熱硅膠的導熱性(我用的Arctic Silver 5 只有8.89W/mK)比金屬(純銅390W/mK )差多了,不要涂太厚。他的目的只是填補銅塊間的空氣空隙,增加接觸面積罷了。因為空氣導熱性要比硅膠差兩個數量級。而且最好持續運轉幾天,很多廠商說導熱硅膠達到最佳效果要運行72小時以上。

實機測試前一定要確保你的設計達標。根據 “Intel? CoreTM2 Duo Desktop Processor: Thermal and Mechanical Design Guidelines”,需要的熱量特征參數要達到 0.29degree/W 或更低才行。我這里只是在Linux下測試GPU的散熱而已,所以適度降低了標準,實驗數據為0.338 ± 0.006degree/W。

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6???后記

感謝老爹老娘老姐的理解,讓我把假期的兩個月拿來做研究。下周就回家咯, I miss you all.

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7???DIYer簽到處

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The End

發布于2012-07-18, 本文版權屬于果殼網(guokr.com),禁止轉載。如有需要,請聯系果殼

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    列三和值走势图近200