Vízhűtés socketre

Az egész úgy kezdődött, hogy nyáron volt két hét szabadidőm, ami nem volt betervezve és semmi programom nem volt. Így jött az ötlet, hogy itt az ideje régóta elgondolt terveimet megvalósítani, gondoltam végre nekiállok és megcsinálom a vízhűtést a számítógépembe. Igazából nem feltétlenül az érdekelt, hogy mennyire tudom a hűtés segítségével túlhajtani a gépet, hanem az egész egy kihívás volt, hogy vajon össze tudok-e hozni egy olyan megoldást, amely biztonságos, jó a hatásfoka és nem kerül sok pénzbe.

Néhány barátommal összeültünk és elkezdtünk gondolkodni azon, hogy hogyan nézzen ki maga a hűtőelem, ami a processzoron helyezkedik el. Volt jópár ötlet, mint például, az, hogy csináljunk egy belül üreges kockát, ami tele van vízzel, de ezt elvetettük, mert az egyik fő szempont az volt, hogy minél jobban tudjuk koordinálni azt, hogy a víz az elemen belül hogyan áramoljon és meddig maradjon ott. Ebben a megoldásban viszont a víz azt csinál a kockában, amit akar, hiszen valamilyen áramlás kialakul a be- és kimenet között és a maradék, ami nem esik ebbe bele csak véletlenül kerülhet bele az áramlásba. Végül megszületett a nagy ötlet: legyen az elemen belül egy spirál alagút, amelynek segítségével csak és kizárólag egy irányba halad a víz és ha már bejutott egy vízmolekula az elembe akkor annak ki is kell onnan jönnie minél gyorsabban, veszteség nélkül. Az ilyen elven készített blokkot kényszerített folyadékirányú blokknak nevezzük.

[oldal:A blokk elkészítése]

Egy kedves barátom olyan cégnél dolgozik, ahol mindenféle fémeket munkálnak meg precíziós eszközökkel, így hát a lentebb látható tervek alapján egy CNC marógépen legyártattam magát a hűtőelemet. A sárgarézben futó spirálalagút keresztmetszete U-alakú. Nem számoltam ki pontosan a rádiuszokat, hanem mondtam a srácnak, hogy legalább 5mm széles legyen, 8mm mély és minél többször menjen körbe. A sapka és az alsó rész is sárgarézből készült, mivel a sárgarézréz relatíve jó hővezető és könnyen lehet forrasztani, valamint megmunkálni.

A terv :

És a valóság:

Sajnos a kép elég vacakul sikerült, de talán a lényeg látszik.

[oldal:Az összeszerelés]

Két darabot csináltattam, hogy az elsővel lehessen a próbákat csinálni, illetve, hogy annál jelentkezzenek a tervezés esetleges hiányosságai. Az alsó rész közvetlenül érintkezik a processzor felületével. A csigavonalban nagyjából 0,2-0,3 dl víz fér el, de igazából ez nem nagyon számít hiszen csak nagyon rövid ideig van benne egységnyi folyadék. A spirál falai nagyszerű "bordaként" tudnak üzemelni.

Az egészet a felső rész zárja le. A két darabot M4-es átmenő csavarok szorítják össze, ezek furatai láthatók a "tervrajzon" is. A csavarok sülyesztett fejű csavarok, melyek alulról vannak átdugva -belesüllyesztve az alsó részbe- és felülről anyákkal megszorítva. Az első "szakítópróbák" alatt kiderült, hogy hiába csiszoltam síkba a két darabot, nem elég csak a sziloplaszt tömítőanyagként. Emiatt fogtam egy kartonlapot, melyet méretrevágtam, majd bekentem sziloplaszttal az alsó rész felfekvő felületeit, ráhelyeztem a kartonpapírt, majd gyorsan bekentem a papír tetejét is, és már húztam is össze a két darabot a csavarokkal. Kicsit hagytam száradni, a siker nem maradt el: egy csepp víz sem folyt ki a két darab közül. (Remélem nem is fog, mert drága mulatság lenne:)

Gondolom már felmerült az olvasóban, hogy vajon hogyan és hol vannak a ki és becsatlakozások. Magán az összeillesztésen kívül ez az egyik legveszélyesebb pontja az egésznek, hiszen itt elég nagy a hibalehetőség. Ha egy kicsit visszalapozol akkor a "terveken látható két 8mm-es furat a felső részen: egy középen, egy pedig az egyik sarokban. A két 8mm átmérőjü rézcső felülről, a két furatba illeszkedik és így jut be, illetve ki a víz a spirálból. Mivel a processzor középen a legmelegebb, célszerű a vízet középről kifelé áramoltatni (,hogy a közepét minél hidegebb víz érje). A két rézcső rögzítése komoly feladat volt, menetet nem lehetett vágni a csövekre, mert mindössze 1mm vastag volt a faluk, ha pedig vastagabb falu rézcsövet használtam volna, akkor a belső átmérő lett volna nagyon kicsi. Amint az elején már említettem a réz jól forrasztható, ezért a legkézenfekvőbb megoldásnak az látszott, hogy ha a csöveket beleforrasztom a felső részbe. A forrasztást senki ne próbálja meg egy egyszerű pákával, mert ahhoz, hogy az ón megkössön az anyagon az anyagnak is el kell érnie egy bizonyos hőfokot, azaz nem elég csak magát az ónt melegíteni, hanem azt is fel kell melegíteni, amihez forrasztjuk, ezt pedig egy pákával nem lehet elérni, mert itt túl nagy ehhez a felület.

[oldal:Forrasztás, vízpumpa, hőcserélő]

Végül egy 600°C-ot produkáló hőlégfúvóval sikerült beforrasztani a csöveket, az ónt kb 1cm magasan kúp alakban felfuttattam a csőre, amely ónkúpnak kb. 1cm átmérőjű alja szépen befolyt a cső és a furat közé és elég nagy felületen odatapadt a felső rész tetejéhez is.

Miután a képeken látható állapotban volt a blokk, elkezdtem körbejárni a díszhal-kereskedéseket, hogy milyen szivattyúkat lehet kapni. Végül találtam, egy elvileg szobaszökőkúthoz használandó vízszivattyút (un. szivattyúmotort), amely 400 liter / óra teljesítményre képes és mindössze 2500Ft-ba került. 220V-ról üzemel, állítható a teljesítménye, szinte zajtalan és nagyon pici, a célnak pont megfelel.

Ekkor jött a következő lépés. Ugye a víz adott idő alatt felmelegszik és folyamatosan romlik a hűtőhatás, ezért valahogyan vissza kell hűteni, miután elhagyta a hűtőelemet. Erre a legcélszerűbbnek eszköz egy autó fűtőradiátora. Sikerült is szert tennem egy FIAT fűtőradiátorra, amely innentől kezdve átment hűtőradiátorba. Kicsit ugyan nagy -elég lenne kisebb is-, de ezt legalább ingyen sikerült megszerezni, el volt döntve a kérdés. :)

Ekkor jött az a probléma, hogy hogyan lehetne korrekten áthidalni a csatlakozások közötti átmérőkülönbségeket. A rézcsövek ugye 8mm-esek voltak, de a hűtőradiátorból 12mm, a szivattyúból pedig 10mm átmérőjű csonk állt ki. Ezért esztergáltattam, két olyan üreges rudat, amelyek 8cm hosszúak, az első fele a rúdaknak 8mm külső átmérőjű, a másik felük pedig 10 és 12mm-es külső átmérővelrendelkezik. Így már csak ezeket kellett a gumicsövek közé dugni és máris le voltak szűkítve a keresztmetszetek. A gumicsöveket mindenhol AWAB bilincsekkel rögzítettem.

A képen mindez látható, a csövek között az a barna maszat, a szűkítőrúd.

[oldal:Teszt és rögzítés]

Tulajdonképpen minden összeállt ahhoz, hogy kipróbáljuk a szerkezetet. Víztartályként először egy műanyag ablakmosó tartály szolgált, melyet később lecseréletm egy méretes kuktára. A teszt az volt, hogy a forrasztáshoz használt 600 °C-os hőlégfúvóval elkezdtük a hűtőelem alját kb. 1cm távolságból melegíteni (kb. 2-3 cm-ről egy cigarettát meg lehet vele gyújtani). Két percig melegítettük, miközben folyamatosan működött a rendszer. Az eredmény elképesztő volt: maga az elem nemhogy 600 °C-os lett volna, hanem simán kézzel meg lehetett fogni, épphogy langyos lett ettől az igencsak túlméretezett próbától. A processzornál majd mindössze 40-50 °C-kal kell majd megbírkóznia.
Nagy kő esett le a szívemről, mert az egyetlen, amitől féltem, az az volt, hogy nem lesz elég jó a rendszerhatásfoka...

Innentől kezdve már csak egyetlen dolog választott el attól, hogy valós környezetben kipróbálhassam a nagy művet, mégpedig az, hogy, hogyan rögzítsem az elemet processzorra. (Ez volt az egészben a legmacerásabb)

Az ötletet a múltból merítettem:
Régebbi Cyrix processzoroknak jobban kidudorodott a magja mint az akkor elterjedt prociknak emiatt a sima "csatos" hűtőt nem lehetett rárakni, ezért csináltak hozzá speciális hűtőt, amelyet csavarokkal kellett lefogatni. Megpróbáltam egy rajzzal szemléltetni a megoldást, remélem érthető:

Mivel, a számítógépházban az alaplap függőlegesen helyezkedik el, a rézcsövek vízszintesen túl nagy forgatónyomatékot fejtettek ki a foglalatra, ezért valahogy tehermentesíteni kellett a foglalatot, különben letörtek volna a műanyag fülek. Ezt egyszerűen úgy oldottam meg, hogy egy-egy madzaggal a rézcsöveket felkötöttem a ház tetejéhez... :)

[oldal:Az eredmények]

A hűtendő processzor egy 450Mhz-es AMD K6-2 volt, egy ASUS P5A-B alaplapban. Sajnos nem egy igazán húzható darab, viszont egy kis feszültség hatására rögtön életre kelt benne a kisördög.

Léghűtéssel kb. 40-50 °C között mozgott alapbeállításon, ami ennél a procinál 2.4V és 4,5x100MHz.

Vízhűtéssel és a Rain hűtőprogrammal, jelenleg az általam biztonságosnak vélt működés 525Mhz (5x105) 2.8V mellett, a Motherboard Monitor, ebben pillanatban is 33 fokot mutat. Ha terhelem akkor egy kicsit más a karakterisztikája mint a léghűtésnek: felmegy kb. 42°C-ig, ott megáll, ha kikapcsolom a Rain-t, akkor nagyjából ugyancsak 42 fokon üzemel, viszont innen nem mozdul csak maximum +- 1°C-ot bármilyen terhelés mellett.

A processzor ugyan elindult már 600 Mhz-en is, de ahhoz már szobahőmérséklet alá kellett volna hűteni, hogy stabil legyen. Viszont a hűtés nagyszerűen működött, mert a hőmérséklet, ennél a sebességnél is 42-43°C volt. 574Mhz-en stabilnak tűnt, viszont túl nagy feszültséget kellett már adni neki, hogy ez működjön, így hát a processzor és a saját érdekemben ezt egyelőre pihentetem. (A hőmérséklet itt is 42-43°C volt.)

Ha valami nem világos akkor emilben szívesen válaszolok a leendő jégmestereknek

Macskajancsi ! (m.j@freemail.hu)

[oldal:BZd kommentárja]

Örülök, hogy ez a cikk a Cool-itre is felkerülhetett, köszönet érte Macskajancsinak, a cikk írójának és Lednek, a HARDWARE HunPAGE-től. Ez egy nagyon érdekes hűtés, mert tavaly ilyenkor (nagyjából ekkor került fel a netre) még nem volt vízhűtés-őrület, aki vízhűtéssel próbálkozott annak meg eszébe sem jutott a spirális elrendezés. Kivételek természetesen akadnak, pont aznap jelent meg egy ausztrál oldalon ez a cikk... Úgylátszik alattunk, a Föld másik oldalán is hasonlóan gondolkoznak:

Macskajancsi megoldása az én fejembe is szöget ütött, így a legújabb vízhűtésem, a REV7 is hasonló elrendezésen fog alapulni.