اکستریم کولینگ : یخ خشک و نیتروژن مایع

[operator]

من به خاطر فعالیتی که انجام میدم (Overclocking) که یه جور تیونینگ و افزایش پرفورمندس سخت افزار کامپیوتره...
و برای اورکلاک شدید و ثبت رکورد نیاز به ایجاد خاصیت ابر رسانایی دارم مقداری تجربه در استفاده از Dice و LN2 دارم و اونها رو همراه با تصاویری که خودم گرفتم براتون قرار میدم


امیدوارم کاربردی باشه




1- نیتروژن مایع (LN2)

مایه ای بی رنگ بی بو که وقتی درون فلاکس یا تانک نیتروژن مایع قرار داره بهش دقت کنین کاملا مثل آب میمونه
دمای این مایع در هنگام گرماگیری از محیط و تبخیر (جوش) عددی در حدود -195.7 درجه سانتیگراد هستش و بسته به کیفیت و میزان آلاینده هوایی که LN2 ازش استخراج میشه میتونه 1 - 2 درجه این عدد تغییر کنه



این ماده به محض اینکه از مخزن مخصوص (تانک LN2) خارج بشه به سرعت شروع به قل قل زدن! میکنه و بسته به حجمش در چند ثانیه به دمای -196 میرسه و فورا فرایند تبخیر آغاز میشه...در همین حین بسته به جنس و جرم بستری که نیتروژن روش ریخته شده تا زمانی که نیتروژن وجود داشته باشه این بستر به تدریج به دمای جوش LN2 نزدیک میشه در حالی که دمای نیتروژن در تمام این مدت همون -196 هستش...



پس برای نگهداریش نیاز به محفظه خاصی هست که چند جداره باشه و بتونه اختلاف دمای محیط و LN2 رو تحمل کنه و مانع به جوش اومدش بشه و تبخیر LN2 رو به حداقل برسونه
طراحی ای مثل فلاکسهای چایی شیشه دار اما فلاکس ژاپنی! و خیلی با کیفیت خودم که برای انتقال LN2 از تانک به کانتینر CPU ازش استفاده میکنم 1 لیتر رو در کمتر از 1 روز تبخیر میکنه در حالی که فلاکس یا تانک نیتروژن که در ایران به تانک ازت معروفه حجمهای مثلا 10 لیتری میتونن این 10 لیترو تا چندین ماه نگه دارن و مثلا بعد از 5 ماه مخزن در اثر تبخیر خالی بشه....
البته تانک ازت قیمت بسیار بالایی داره و در تهران میتونید در حسن آباد دنبالش بگردید....
انواع چینی به ازای هر لیتر حجم حدود 40 هزار تومن قیمت فلاکس یا تانک ازت => نو یا کار نکرده! میشه

نکاتی که برای استفاده باید بدانید:

مورد مهم اینه که به خاطر احتلاف دمای بسیار زیاد LN2 با دمای بدن....اگه این مایع روی پوست بریزه به شدت احساس سوزش ایجاد میکنه و بافت های پوست رو به صورت غیر قابل برگشت تخریب میکنه
پس هنگام استفاده از اون باید وسایل ایمنی! از جمله دستکش مخصوص (عایق) و...
استفاده کنین
البته خود من با اعمال احتیاط:دی هنگام استفاده LN2 از اینجور وسایل استفاده نمیکنم
چرا؟...:
اگه در حد چند قطره بریزه فورا گرمای پوست انرژی لازم برای تیخیرش رو تامین میکنه و آسیبی نمیرسونه و از طرفی چون این چند قطره در حال جوش هستن ساکن نبوده و از روی سطح به سمت جاذبه از روب سطح ناصاف سر میخورن...
اما اون رویه ورق: اگه حجم نیتروژن زیاد باشه (بیشتر از چند قطره!) دیگه سر نمیخوره و به اندازه LN2 ای که ریخته صدمه وارد میشه
این مورد چند بار برای دوستان من پیش اومده


نکته بعدی اینه که هیچوقت درب چیزی که درش LN2 ریختید رو با آخر سفت یا به قول خودتون آب بندی نکنین....
حتما همگی در جریان هستید که نیتروژن یا هر مایعی بعد از تبخیر و تبدیل به گاز فاصله بین مولکولهاش از هم بیشتر میشه و فضای بیشتری اشغال میکنه
به شخصه تجربه اینگونه انفجارهارو در اورکلاک پارتی داشتم!!
حتما به نکته بالا توجه کنین


نیتروژن مایع در عین جالب و کاربردی بودنش خطرات خاص خودتو داره..





2-یخ خشک یا دایس: (Dry Ice - Dice)

فکر میکنم این مورد بیشتر برای دوستان تیونیگ تاک کاربردی باشه



در واقع همون دی اکسید کربن جامد شدس که دمایی در حدود -78.5 درجه سانتیگراد داره
به دو صورت در ایران یافت میشه:

1- قالبی
که میتونید با ضربه به ابعاد دلخواه خورد کنین
2- گرانول که مثل گوشت چرخ شده شکلی مثل زمانی که گوشت از خروجی! چرخگوشت داره خارج میشه داره (تصویر بالا-گرانولهای اطراف هیتسینک رم)

شرایط نگهداریش خیلی ساده تر از نیتروژن مایع هست و در صورت عایق کردن خوب بین دایس و محیط....مدت زمان خیلی طولانی تری نسبت به LN2 در محیط باقی میمونه
دایس معمولا در ظرفهای یونولیتی (همون ظرف یونولیتی ها که یه زمانی توش بستنی میفروختن!!) به مشتری تحویل داده میشه

از نظر خطر ناک بودن و صدمه زدن در صورت تماس با بدن هم اصلا با LN2 قابل مقایسه نیست
به طوری که خیلی ساده میتونید اونو توی دست نگه دارید اما بعد از 5-6 ثانیه فقط کمی احساس سوزش بهتون دست میده که طبیعیه چون -100 درجه از شما خنک تره!

موارد استفاده یخ خشک بیشتر در هواپیما ها هست و برای خنک کردن مواد غذایی در زمان پرواز هواپیما کاربرد داره
چون بعد از تبخیر هیچ اثری از خودش به جا نمیزاره و نیاز به خنک کننده های فاز چنجینگ (نمونش سادش سیستم موتور یخچال سینگل استیج که به برق زیادی نیاز دارن و صدا تولید میکنن و....) رو از بین میبره


یه نکته مهم اینه که به هیچ وجه در محفظه در بسته آب بندی شده! نگهش ندارید
چون مثل LN2 دایس هم همواره در حال گرماگیری و تبخیر شدنه
مولوکولهای نیتروژن مایع چون در حالت مایع هستن نسبت به دایس زیاد به هم نزدیک و فشرده نیستن
اما دایس چون جامده مولوکولهاش فوق العاده به هم نزدیکن و بعد از تبخیر از حالت جامد به گاز چند صد برابر فضا اشغال میکنه و توی ظرف در بسته , بسته به استقامت ظرف و مقدار دایس , شما یه بمب ساعتی دارید

[operator]

روشهای بسیار زیادی برای پایین آوردن دما وجود داره
اما به خاطر نقاط ضعف و قوتی که هر کدوم دارن باید یه سری سوال رو جواب بدین تا ببینیم کدوم برای اینتر کولر قابل استفادس و میتونه کارایی لازم رو داشته باشه



اگه درست متوجه شده باشم اینتر کولر وظیفش پایین اوردن دمای هوای متراکم شده بین خروجی سوپر یا توربو شارژر و ورودی به سوپاپها و قسمتهای قبل اونه

خوب اینتر کولر یه رادیاتور مثل رادیاتور بخاری مثلا پرایده که توی اون مایع کولانت جریان داره و اونو بین توربو و سوپاپ قرار میدن که هوای متراکم شده درحین حرکت به سمت سوپاپ از بین سینکهای رادیات عبور کنه (تا مقداری از گرمای هوا توسط کولانت دفع بشه) و تا حدودی دمای هوا پایین بیاد....؟

یه سیکل سوا از واترکوینگ خود انجینه؟ یا سیکل (گرماگیری و) گرمادهی اون با انجین ماشین یکیه؟
لیتر بر ساعت پمپ کولانت اینتر کولر حدودا چقدره؟ (لیتر بر ساعت با L/H تعیین میشه که روی پمپ نوشته شده)

مقدار گرمای تولید شده در اون قسمت حدودا چند واته....مثلا یه چایی ساز معمولی حدود 800W گرما تولید میکنه تا آب به سرعت به جوش بیاد
به طور حدودی باید این گرما مشخص بشه
مثلا در دور موتور های بالا اگه اینتر کولر خاموش بشه امکانش هست که کولانت داخلش بعد یه مدت خیلی کوتاه مثلا زیر 20 ثانیه در اثر حرارت بالای هوای بین توربو و سوپاپ به جوش بیاد؟ (میخوام حجم گرما حدودا مشخص بشه)






جواب این سوالات باید به صورت حدودی مشخص بشه تا بشه گفت چه کولینگی قابل استفادس....

[operator]

نظر من راه های خیلی زیادی برای پایین آوردن دمای اون قسمت وجود داره

ببینین برای اورکلاک pc ما کولینگ رو به چند دسته تقسیم میکنیم

1- ایر کولر (به قول شما هوا به هوا)
2- واتر کولینگ (رادیاتور و اجزاش که دقیقا سیکلی مثل واترکولینگ pc داره ولی توی ماشین اسم قسمتها فرق میکنه و حجم تبادل گرما خیلی بالاتره و ....!)
3- فاز چنج (ماده ای که میل به تغییر حالت مثلا مایع یا جامد به گاز داره که گرما رو از محیط میگیره)
ln2 یخ خشک و سیکل موتور یخچال از این نوع هستن (حتی کولر آبی! و کولر گازی)
کاملا مشخصه که مورد سوم نمیتونه یه کولر دائمی برامون باشه البته بعضی گازهای فرئون چون حداکثر دمای جوش اونها به حدود -100 میرسه تونستن با سیکل موتور یخچال رو درست کنن چون این گازها ظرفیت گرماییه بالایی ندارن
ولی ln2 اصلا نمیشه...البته تا العان تولید انبوهش ساخته نشده تک و توک ابداع شده!

[operator]

به این عکس دقت کنین:



کاری ندارم این قطعه برای چیه
فرض کنین این همون رادیاتور هوا به هوا مثل عکس پست قبلیمه که فقط روی قسمتی که هوای محیط روی اینتر کولر دمیده میشه با جوش دادن چند صفحه فلزی یه محفظه اب بندی شده درست کردیم و برای دسترسی به محیط داخلش (سینکهای اینتر کولر که زیر این صفحه هاس) 1 ورودی و 1 خروجی روش ایجاد شده (بین سینک های اینتر کولر و اهن جوش داده شده یه فضای خالی بمونه)
دهنه های بزرگ برای ورود و خروج هوای کمپرس شده که برای خنک شدن وارد اینتر کولر میشه
و اون دو دهنه کوچیک که اشاره کردم برای طرحی که تو فکرش بودم...

اولش تو فکر یه کولینگ سینگل استیج بودم (مثل کولر گازی ماشین) که قسمت اواپراتور (یخدون یخچال رو دیدین؟ اواپراتوره که اینجوریش میکنه گاز ارگون در این قسمت از سیکل به صورت مایع شدس و از محیط گرما میگیره و تبخیر میشه) رو روی سطح خارجی اینتر کولر پیاده کنیم اما متاسفانه انواعی که برای کولر ماشین استفاده میشه و احتمالا فقط اونا قابل استفادس اختلاف دمای خیلی زیادی با محیط ایجاد نمیکنن فکر میکنم نهایت 10-15 درجه رو ماشینهای معمولی تولید داخل
پس به کمپرسور (همون چیز! مشکی رنگ که زیر یخچاله توش یه پیستون بالا و پایین میره و سیکل رو به جریان میندازه) و کندانسور (حکم رادیاتور رو داره) خیلی بزرگی احتیاج داریم بعد دیدم حتما دلیلی داره که تا العان کسی این ایده رو عملی نکرده
به طور مثال کمپرسور بزرگ هم یعنی مصرف برق و لرزش خیلی بالا که شاید دلیلش این باشه در ضمن این نوع کولر های یخچالی محدودیت دارن یعنی اگه اینتر کولر خیلی داغ باشه بازده (همون قسمت اواپراتور کولر یخچالی) این سیستم خیلی کم میشه یعنی دمای خروجی توی اواپراتور خیلی به دمای محیط نزدیک میشه و تو دور موتور های بالا احتمالا جواب نمیده و یه سری نکته دیگه.... پس دیگه بهش فکر نکردم


بهترین گزینه به نظر من استفاده از واترکولینگه
این کولر رو ما بهترین کولر 24/7 میشناسیم یعنی مثل ایر کولر میتونه بدون توقف مدتها کار کنه و اگه همه قسمتهای واترکولینگ از رو اصول ساخته بشه از بهترین ایرکولر ها همیشه سر تره
طراحی واترکولینگ یه سری نکات ریز داره خصوصا قسمتی که قراره گرما رو از اینتر کولر جذب کنه (یعنی "بلاک" - که به نظر من اگه تمام اجزا درست کار کنن حدود 90 درصد کارایی به این بخش مربوطه)
عکس پست قبلم یه اینتر کولر هوا به هوا رو نشون میده که ما برای تبدیلش به بلاک باید روی سینکهایی که با هوا در ارتباطن یه فضای خالی در نظر بگیریم و جا براش بزاریم و بعد با چنتا تیکه آهن و جوش اونا روی این قسمتهای خالی رو که مسیر حرکت آب خنکه آب بندی کنیم نمیدونم متوجه منظورم شدین یا نه
قراره روی اون سینکهای عکس پست قبل به جای هوا - ما آب به جریان بندازیم
به عبارتی بلاک دست ساز درست کنیم
نکته: رادیاتور هوا به هوا درست مثل قبل کار میکنه یعنی قرار نیست مثلا آب وارد منیفولد هوا و اینا بشه فقط ما کاری میکنیم که بر خلاف قبل که هوای محیط سطح اینتر کولر و هوای درونش رو خنک میکرد اینبار با جریان دادن آب خنک روی سینک دماش مهار بشه
آب هم که میدونین ظرفیت گرمایی فوق العاده بالایی داره و به راحتی دماش بالا و پایین نمیره پس این تغییر منطقی و برای استفاده طولانی مدت بهترین گزینس
برای سیکلش هم میتونین از واترکولینگ و دم و تشکیلات خود ماشین استفاده کنین (بعد از خروجی رادیاتور ماشین که بهترین کارایی رو بده) یا یه واتر پمپ و رادیاتور سوا برای این بلاک درست کنین

و اما مهمترین قسمت برای این کار طراحی بلاک (نحوه ورود و خروج و چگونگی درگیر شدن کولانت با بلاک) هستش که گفتم اگه رادیاتور و پمپ درست انتخاب شده باشه 90 درصد کارایی رو بلاک تعیین میکنه
پس اگه مطلب براتون جالبه بگین که ادامه بدیم...

راستی برای یه مدت 1-2 ساعته مثلا مسابقه میشه از یخ خشک که دردسرش کمتره استفاده کرد
اینم اگه دوست داشتین بگید تا در موردش بحث کنیم