Gigabyte 3D Cooler
Тепловые трубки способствуют эффективному теплоотводу от поверхности процессора, а по коэффициенту теплопроводности в сотни раз превосходят обычные медные трубки. По принципу действия тепловые трубки во многом схожи с термосифонами, в которых теплоотвод осуществляется за счет тепловой конвекции.
Простейший термосифон представляет собой полую, герметично закрытую трубку (например, из меди), внутри которой имеется небольшое количество рабочей жидкости. Термосифон располагается вертикально, а конец с жидкостью помещается в область повышенной температуры. При подводе тепла жидкость начинает превращаться в пар (зона испарения), который в результате конвекции движется вверх, то есть в зону с меньшей температурой. При остывании пар конденсируется и по стенкам термосифона под действием гравитационных сил стекает вниз. Для эффективного теплоотвода с помощью такого термосифона необходимо обеспечить постоянный отвод тепла от зоны конденсации, что можно сделать с помощью радиатора. То есть необходимо, чтобы всегда существовал градиент температуры и чтобы температура зоны конденсации была достаточной для конденсации пара.
Термосифон может работать только тогда, когда зона испарения находится ниже зоны конденсации — в этом и заключается главный недостаток термосифона, ограничивающий его использование в системах охлаждения процессоров. Для построения универсальных систем охлаждения необходимо, чтобы теплоотвод осуществлялся при любом положении трубы, а не только при вертикальном. Однако для этого следует предусмотреть иной механизм возврата конденсата в зону испарения, то есть он должен происходить не под действием гравитационных сил, а возможно, и вопреки их действию. Таким механизмом возврата может служить капиллярный эффект в пористом материале. Именно данный механизм возврата жидкости в зону испарения и реализуется в тепловых трубках.
Тепловые трубы, используемые для системы охлаждения процессоров, обычно изготавливаются из меди, а на их внутреннюю поверхность наносят слой пористого материала. В качестве рабочей жидкости могут использоваться различные вещества, которые должны удовлетворять определенным условиям. Во-первых, рабочая жидкость должна иметь точку фазового перехода «жидкость—пар» в требуемом диапазоне рабочих температур. Во-вторых, жидкость должна обладать достаточно большой удельной теплотой парообразования, так как чем выше удельная теплота парообразования, тем меньше потребуется жидкости. В-третьих, жидкость должна обладать достаточно высокой теплопроводностью, чтобы свести к минимуму перепад температур между стенкой трубки и поверхностью испарения. В данном случае предпочтительнее использование жидкостей с высоким поверхностным натяжением, поскольку такая жидкость обладает ярко выраженным капиллярным эффектом.
Для охлаждения процессоров в качестве рабочей жидкости можно использовать воду (диапазон рабочих температур от 30 до 200 °С) или ацетон (диапазон рабочих температур от 0 до 120 °С).
Капиллярно-пористый материал, используемый в тепловых трубках, должен быть достаточно мелкопористым для улучшения капиллярного эффекта, однако слишком мелкопористая структура будет препятствовать проницаемости жидкости. Выбор капиллярно-пористого материала зависит как от рабочих температур, так и от общей длины тепловой трубки.
