동관 수냉식에 대한 정보가 있나요?

히트파이프의 등장은 수십년의 역사를 가지고 있으며, PC 냉각 분야에서 널리 사용된 것은 최근 몇 년이지만 급속도로 발전하고 있다. CPU 라디에이터와 그래픽 카드 라디에이터부터 섀시에 이르기까지 모든 것에서 히트 파이프를 볼 수 있습니다. 사용 측면에서 볼 때, 히트파이프는 열의 초전도체라 할 수 있으며, 라디에이터에 설치하면 열 전달이 매우 빠르다는 장점이 있으며, 열 저항을 효과적으로 낮추고 방열 효율을 높일 수 있습니다.

완성된 히트파이프

히트파이프를 사용한 라디에이터는 기존 공랭식 라디에이터보다 효율성이 두 배 더 높아 공랭식 한계를 넘어섰습니다. 또한 히트 파이프를 사용하면 다른 액세서리와의 간섭을 걱정하지 않고 라디에이터를 어떤 모양으로도 설계할 수 있습니다. 또한 열 전달에 있어서 히트 파이프의 높은 효율성으로 인해 설계자는 값비싼 구리 재료를 대량으로 사용할 필요가 없습니다. 이상적인 열 방출 성능을 달성하려면 얇은 알루미늄 시트만 사용하여 히트 파이프의 외벽에 부착하면 됩니다.

많은 수의 CPU 라디에이터에 히트파이프가 채택되었습니다

현재 PC 라디에이터에 히트파이프가 사용되는 경우가 늘어나고 있습니다. 특히 고급제품에는 거의 예외없이 히트파이프를 사용하고 있습니다. 사용자들이 히트파이프에 더욱 친숙해질 수 있도록 기술에 관심이 많은 독자들에게 참고 자료가 되기를 바라면서 몇 가지 정보를 요약했습니다.

히트파이프의 원리 소개

히트파이프 기술의 원리는 실제로 매우 간단합니다. 작동유체의 증발과 응축을 이용하여 열을 전달하는 것입니다. 동관 내부는 진공된 후 작동유체가 채워져 증발-응축 상변화 과정을 거쳐 유체가 내부를 반복적으로 순환하면서 열이 지속적으로 뜨거운 쪽에서 냉각 쪽으로 전달되어 열이 전달되는 과정이 형성됩니다. 튜브의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로의 열 전달 과정. 히트파이프의 더 깊은 원리에 대해서는 이미 인터넷에 많은 텍스트가 있으므로 여기서는 자세히 다루지 않겠습니다. 관심 있는 독자는 스스로 이 측면에 대한 정보를 검색할 수 있습니다. 이 기사에서는 히트 파이프 기술 및 응용 분야에 대한 지식을 중점적으로 다룹니다.

히트 파이프 원리 다이어그램

현재 전 세계적으로 히트 파이프를 생산하는 주요 제조업체는 AVC/Yeqiang/Furukawa/TC/Huake/Fujikura입니다. 현장에서의 애플리케이션은 AVC가 주도하며 약 30%의 점유율을 차지합니다. 이들 업체의 히트파이프 제조 기술은 모두 일본에서 유래한 것으로 본질적인 차이는 없다. 특정 히트파이프 제조 공정은 더 복잡하고 수백 개의 공정이 필요합니다. 그러나 산업화가 발달하면서 히트파이프의 대량생산이 어렵지 않고, 가격도 점점 낮아지고 있다. 히트파이프, 즉 외벽이 밀폐된 용기에 사용되는 주요 재료로는 일반적으로 강철, 알루미늄, 구리 등이 있으며, PC 라디에이터의 히트파이프는 대부분 구리를 주재료로 사용한다. PC 라디에이터의 히트파이프 사양은 대부분 직경 6mm를 사용하는 제품도 있지만 큐슈펑센이 8mm 히트파이프를 사용한 라디에이터를 출시한 적도 있다.

Jiuzhou Fengshen 8mm 히트 파이프 라디에이터

완성된 히트 파이프의 길이는 일반적으로 100~300mm이며 가격은 몇 달러에 불과하므로 열 비용이 듭니다. 파이프 라디에이터는 기존 히트 파이프보다 높지 않습니다.

액체 응축 과정은 모세관 원리를 사용하므로 모세관 구조는 적격 히트 파이프 제품의 핵심입니다. 여기에는 세 가지 주요 기능이 있습니다. 하나는 응축 끝의 액체가 증발 끝으로 돌아가는 채널을 제공하는 것이고, 다른 하나는 내벽과 액체/증기 사이의 열 전도를 위한 채널을 제공하는 것이며, 세 번째는 액체와 기체가 모세관 압력을 생성하는 데 필요한 기공을 제공합니다. 모세관 구조에는 메쉬, 홈, 분말 소결 및 섬유의 네 가지 유형이 있습니다. PC 라디에이터의 경우 대부분 두 가지 유형의 구조를 가지고 있습니다. POWDER(소결 히트 파이프)가 80%를 차지하고 GROOVE(그루브 히트 파이프)가 20%를 차지합니다.

와이어 메쉬 구조

섬유 구조

트렌치 구조

소결 구조

트렌치 히트파이프는 열 파이프 모세관 구조는 일체형 성형 공정으로 제작되어 비교적 제조가 간단하며, 가격은 일반 소결 히트파이프의 2/3 수준입니다. 홈이 있는 히트파이프는 제작이 쉽지만 단점이 매우 분명합니다. 홈이 있는 히트 파이프는 홈 깊이와 너비에 대한 요구 사항이 매우 높으며 방향성이 매우 강합니다. 히트파이프의 굴곡이 크면 홈이 있는 방향 특성이 치명적인 결함이 되어 열전도율이 크게 저하됩니다. 소결 히트파이프의 생산 공정은 상대적으로 복잡하고 비용도 상대적으로 높습니다. 히트 파이프 소결에서는 구리 분말 품질, 순도, 단일 구리 분말 입자 직경, 소결 온도 및 소결 균일성에 대한 높은 요구 사항이 적용됩니다. 따라서 우수한 소결 히트파이프를 만드는 것은 쉬운 일이 아니다. 다양한 공정과 비용으로 제조된 소결 히트파이프 역시 열전도율이 다릅니다.

현재 시중에는 일부 그래픽 카드 라디에이터를 포함하여 저렴한 히트 파이프 라디에이터가 있지만, 외벽은 알루미늄으로 만들어지는 경우가 많으며 내부 모세관 공정은 거의 쓸모가 없습니다. 분말 소결 공정을 사용할 수 있으므로 성능은 확실히 고급 히트 파이프만큼 좋지 않습니다. 구매할 때 이 제품의 방열 성능에 대해서는 큰 기대를 할 수 없습니다.

히트파이프 조각의 길이는 일반적으로 100mm~300mm이지만, 이렇게 긴 히트파이프는 PC 라디에이터에 사용하지 못할 수도 있습니다. 히트파이프가 다시 열릴 수 있도록 끝 부분을 말하며, 그 효과를 발휘하기 위해 절단된 위치를 테일(Tail)이라고 합니다. 수축하는 끝은 열을 전도할 수 없으므로 비활성 끝이라고도 합니다.

꼬리 1

꼬리 2

꼬리 1은 열 전달을 수행할 수 없으므로 열 전달 경로에 참여할 수 없습니다. 그러나 제조 비용을 줄이기 위해 일부 라디에이터에는 수축 끝이 효과가 없는 경우가 많습니다. 예를 들어, 열 흡수 바닥에서 비활성 끝 부분이 긴 부분을 차지하므로 히트 파이프의 실제 성능을 발휘하는 데 도움이 되지 않거나 수축 끝이 방열 핀에 묻혀 핀이 연결됩니다. 비활성 끝으로 열이 전달되지 않습니다. 다행스럽게도 아직까지 이러한 코너를 깎은 라디에이터 제품은 본 적이 없습니다. Tt의 Mini Typhoon 제품에서는 아래 사진과 같은 상황을 보게 되겠지만, 자세히 분석해 보면 열전도에 영향을 미치지는 않을 텐데, 히트파이프를 이런 식으로 활용하는 경우는 정말 드뭅니다.

수축 끝 부분이 흡열 바닥의 많은 부분을 차지합니다

히트 파이프는 비교할 수 없는 열 전도 성능을 가지고 있지만 열을 발산하지 못하면 냉각 기능이 없습니다. 히트파이프와 핀을 결합하는 공정이 필요하다.

용접:

히트파이프와 핀 사이의 가장 일반적인 연결 공정은 용접입니다. 인터페이스 열 저항은 낮지만 비용이 높습니다. 예를 들어, 알루미늄 핀을 구리 히트 파이프에 용접하는 경우 알루미늄 핀에 용접하기 전에 히트 파이프 표면을 니켈로 전기 도금해야 합니다. 히트파이프 용접 공정에는 분명한 특징이 있습니다. 즉, 히트파이프 위에 용접 구멍이 있다는 것입니다.

핀 관통:

핀 관통은 히트 파이프가 핀을 직접 통과하도록 기계적으로 허용하는 것입니다. 이 공정은 비용이 저렴하고 공정이 간단하지만 공정 자체에 대한 기술적 요구 사항이 높습니다. 그렇지 않으면 히트 파이프와 핀 사이의 접촉이 닫히지 않아 인터페이스 열 저항이 너무 높아집니다. 핀 공정을 통해 처리된 적격 라디에이터의 경우 히트 파이프와 핀의 단면 열저항은 용접과 거의 동일하지만 비용은 크게 절감할 수 있습니다. 실제로 Fin 공정은 AVC의 특허 기술로 AVC 라디에이터가 상대적으로 저렴한 가격을 유지하면서 강력한 방열 성능을 가질 수 있도록 해줍니다.

방금 말씀드린 것처럼 기본적으로 용접과 핀 관통 성능에는 차이가 없습니다. 그러나 비용 측면에서 용접은 핀보다 높은 히트파이프당 약 1달러가 소요되므로 용접 공정을 갖춘 히트파이프 라디에이터의 가격은 일반적으로 상대적으로 높습니다. 사용자는 자신의 소비력에 따라 구매 방향을 결정해야 합니다.

히트파이프는 직선 상태일 때 열 전달 효율이 가장 좋습니다. 하지만 실제 사용 시에는 히트파이프를 구부려야 하는 경우가 많습니다. 굽힘 후 열 전달 성능은 다양한 정도로 감소하며 이는 공정 품질과도 밀접한 관련이 있습니다.

히트파이프를 구부리는 데 사용되는 금형

히트파이프를 구부릴 때 주의할 점 중 하나: 구부리는 부분의 직경을 변하지 않게 유지하려고 노력하거나 변화가 매우 작아야 합니다. . 원래의 원통형 외벽이 편평해지는 등 변형이 심할 경우 과도한 변형으로 인해 히트파이프 내부의 모세관 구조가 부분적으로 중단되어 열전도 성능이 크게 저하됩니다.

다른 유형의 히트 파이프

히트 파이프는 관형일 필요는 없습니다. 노트북에는 납작한 형태의 히트파이프가 몇 개 있습니다. 용도에 따라 히트파이프는 다양한 형태로 설계될 수도 있으며, 이는 히트파이프 자체의 두드러진 장점이기도 합니다.

수냉식 라디에이터 초기에 일부 제조업체에서는 미래가 수냉식이 지배할 것이라고 예측했습니다. 그러나 오랜 시간이 지난 후에도 수냉식은 여전히 ​​소수의 플레이어들만이 사용하며 주류가 되지 못했습니다. 수냉식은 여전히 ​​방열 성능 측면에서 장점이 있지만 비용이 많이 들고 공간을 많이 차지하며 물(또는 기타 대체 액체)이 내부 재료를 열화시키고 산화시킬 수 있습니다. 수냉식 자체의 단점 외에 히트파이프의 등장도 쇠퇴의 또 다른 이유다. 히트파이프가 PC 분야에 진출하면서 열 전달 소재의 방열 기술이 획기적인 발전을 이루었고 사람들은 수냉식을 포기했습니다. 따라서 수냉식을 위한 공간은 점차 작아지고 있으며 앞으로는 점차 시장에서 사라질 것입니다. 공기 냉각은 여전히 ​​미래의 주요 제품입니다.

또 하나 중요한 요인은 CPU의 발열량 증가세가 둔화되었다는 점이다. 앞으로 3년 안에는 TDP 전력 130W를 넘는 괴물급 PC CPU가 다시는 등장하지 않을 것으로 예상된다. 현재의 히트파이프 공기 냉각 기술은 CPU의 냉각 요구 사항을 충족하기에 충분합니다. 히트파이프 생산능력이 증가하고 기술이 성숙해짐에 따라 히트파이프 라디에이터의 가격은 더욱 하락하여 중저가 시장에 진출하여 더 많은 사용자들의 선택을 받을 것으로 예상됩니다.