కంప్యూటర్ కూలింగ్ సిస్టమ్స్: పాసివ్, యాక్టివ్, లిక్విడ్, ఫ్రీయాన్, వాటర్ కూలర్, ఓపెన్ బాష్పీభవనం, క్యాస్కేడ్, పెల్టియర్ కూలింగ్

కంప్యూటర్ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, దానిలోని కొన్ని భాగాలు చాలా వేడిగా ఉంటాయి మరియు ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడిని త్వరగా తొలగించకపోతే, దాని ప్రధాన సెమీకండక్టర్ భాగాల యొక్క సాధారణ లక్షణాల ఉల్లంఘన కారణంగా కంప్యూటర్ కేవలం పని చేయదు.

కంప్యూటర్ యొక్క తాపన భాగాల నుండి వేడిని తొలగించడం అనేది కంప్యూటర్ శీతలీకరణ వ్యవస్థ పరిష్కరించే అతి ముఖ్యమైన పని, ఇది కంప్యూటర్ చురుకుగా ఉపయోగించే మొత్తం సమయంలో నిరంతరం, క్రమపద్ధతిలో మరియు శ్రావ్యంగా పనిచేసే ప్రత్యేక సాధనాల సమితి.

కంప్యూటర్ శీతలీకరణ వ్యవస్థ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, కంప్యూటర్ యొక్క ముఖ్య మూలకాల ద్వారా, ముఖ్యంగా దాని సిస్టమ్ యూనిట్ యొక్క మూలకాల ద్వారా ఆపరేటింగ్ కరెంట్ల ప్రకరణం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి ఉపయోగించబడుతుంది.ఈ సందర్భంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి మొత్తం కంప్యూటర్ యొక్క కంప్యూటింగ్ వనరులు మరియు యంత్రానికి అందుబాటులో ఉన్న అన్ని వనరులకు సంబంధించి దాని ప్రస్తుత లోడ్పై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఏదైనా సందర్భంలో, వాతావరణంలో వేడి తిరిగి పొందబడుతుంది. నిష్క్రియ శీతలీకరణలో, వేడిని వేడిచేసిన భాగాల నుండి రేడియేటర్ ద్వారా నేరుగా పరిసర గాలిలోకి సంప్రదాయ ఉష్ణప్రసరణ మరియు పరారుణ వికిరణం ద్వారా తొలగించబడుతుంది. క్రియాశీల శీతలీకరణలో, ఉష్ణప్రసరణ మరియు ఇన్ఫ్రారెడ్ రేడియేషన్తో పాటు, అభిమానితో ఊదడం ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది ఉష్ణప్రసరణ యొక్క తీవ్రతను పెంచుతుంది (ఈ పరిష్కారాన్ని "కూలర్" అని పిలుస్తారు).

ద్రవ శీతలీకరణ వ్యవస్థలు కూడా ఉన్నాయి, ఇక్కడ వేడిని మొదట హీట్ క్యారియర్ ద్వారా బదిలీ చేస్తారు మరియు వాతావరణంలో మళ్లీ ఉపయోగించబడుతుంది. శీతలకరణి యొక్క దశ పరివర్తన కారణంగా వేడిని తొలగించే ఓపెన్ బాష్పీభవన వ్యవస్థలు ఉన్నాయి.

కాబట్టి, కంప్యూటర్ యొక్క తాపన భాగాల నుండి వేడిని తొలగించే సూత్రం ప్రకారం, శీతలీకరణ వ్యవస్థలు ఉన్నాయి: గాలి శీతలీకరణ, ద్రవ శీతలీకరణ, ఫ్రీయాన్, ఓపెన్ బాష్పీభవనం మరియు కలిపి (పెల్టియర్ ఎలిమెంట్స్ మరియు వాటర్ కూలర్ల ఆధారంగా).

నిష్క్రియాత్మక గాలి శీతలీకరణ వ్యవస్థ

వేడిని లోడ్ చేయని పరికరాలకు ప్రత్యేక శీతలీకరణ వ్యవస్థలు అవసరం లేదు. వేడి చేయని ఉపరితలం (హీట్ ఫ్లక్స్ డెన్సిటీ) యొక్క చదరపు సెంటీమీటర్‌కు హీట్ ఫ్లక్స్ 0.5 mW మించకుండా ఉండే చోట నాన్-హీట్ లోడ్ చేయబడిన పరికరాలు ఒకటి. ఈ పరిస్థితులలో, చుట్టుపక్కల గాలికి సంబంధించి వేడిచేసిన ఉపరితలం వేడెక్కడం 0.5 ° C కంటే ఎక్కువగా ఉండదు, అటువంటి సందర్భంలో సాధారణ గరిష్టం +60 ° C.

కానీ వాటి ఆపరేషన్ యొక్క సాధారణ మోడ్‌లోని భాగాల యొక్క థర్మల్ పారామితులు ఈ విలువలను మించి ఉంటే (ఉష్ణ ఉత్పత్తిని ఉంచేటప్పుడు, అయితే, సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది), అప్పుడు రేడియేటర్లు మాత్రమే అటువంటి భాగాలపై వ్యవస్థాపించబడతాయి, అనగా నిష్క్రియాత్మక ఉష్ణ తొలగింపు కోసం పరికరాలు. నిష్క్రియ శీతలీకరణ వ్యవస్థలు అని పిలవబడేవి.

చిప్ యొక్క శక్తి తక్కువగా ఉన్నప్పుడు లేదా సిస్టమ్ యొక్క కంప్యూటింగ్ సామర్థ్య అవసరాలు నిరంతరం పరిమితం చేయబడినప్పుడు, ఒక నియమం వలె, అభిమాని లేకుండా కూడా హీట్‌సింక్ మాత్రమే సరిపోతుంది. ప్రతి సందర్భంలో రేడియేటర్ వ్యక్తిగతంగా ఎంపిక చేయబడుతుంది.

ప్రాథమికంగా, నిష్క్రియ శీతలీకరణ వ్యవస్థ క్రింది విధంగా పనిచేస్తుంది.పదార్థం యొక్క ఉష్ణ వాహకత కారణంగా లేదా ఉష్ణ గొట్టాల సహాయంతో (థర్మోసిఫాన్ లేదా బాష్పీభవన చాంబర్ విభిన్నమైన ప్రాథమికమైనవి) వేడిని వేడి చేసే భాగం (చిప్) నుండి నేరుగా హీట్‌సింక్‌కి బదిలీ చేయబడుతుంది. వేడి పైపులతో పరిష్కారాలు).

రేడియేటర్ యొక్క పని ఏమిటంటే, పరారుణ వికిరణం ద్వారా పరిసర ప్రదేశంలోకి వేడిని ప్రసరించడం మరియు చుట్టుపక్కల గాలి యొక్క ఉష్ణ వాహకత ద్వారా వేడిని బదిలీ చేయడం, ఇది సహజ ప్రసరణ ప్రవాహాల సంభవానికి దోహదం చేస్తుంది. రేడియేటర్ యొక్క మొత్తం ప్రాంతంపై వేడిని వీలైనంత తీవ్రంగా ప్రసారం చేయడానికి, రేడియేటర్ యొక్క ఉపరితలం నల్లగా మారుతుంది.

ముఖ్యంగా నేడు (కంప్యూటర్లతో సహా వివిధ పరికరాలలో), నిష్క్రియ శీతలీకరణ వ్యవస్థ విస్తృతంగా వ్యాపించింది. ఇటువంటి వ్యవస్థ చాలా సరళమైనది, ఎందుకంటే రేడియేటర్లను చాలా వేడి-ఇంటెన్సివ్ భాగాలపై సులభంగా అమర్చవచ్చు. రేడియేటర్ నుండి వేడి వెదజల్లడం యొక్క ప్రభావవంతమైన ప్రాంతం పెద్దది, శీతలీకరణ మరింత ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.

శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేసే ముఖ్యమైన కారకాలు హీట్‌సింక్ గుండా గాలి ప్రవాహం యొక్క వేగం మరియు ఉష్ణోగ్రత (ముఖ్యంగా పర్యావరణానికి ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం).

ఒక కాంపోనెంట్‌పై హీట్‌సింక్‌ను అమర్చడానికి ముందు, సంభోగం ఉపరితలాలకు థర్మల్ పేస్ట్ (ఉదా KPT-8) వేయాలని చాలా మందికి తెలుసు. భాగాల మధ్య ఖాళీలో ఉష్ణ వాహకతను పెంచడానికి ఇది జరుగుతుంది.

ప్రారంభంలో, సమస్య ఏమిటంటే, రేడియేటర్ యొక్క ఉపరితలాలు మరియు అది ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన భాగం, ఫ్యాక్టరీ ఉత్పత్తి మరియు గ్రౌండింగ్ తర్వాత, ఇప్పటికీ 10 మైక్రాన్ల క్రమంలో కరుకుదనాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు పాలిష్ చేసిన తర్వాత కూడా, 5 మైక్రాన్ల కరుకుదనం మిగిలి ఉంది. ఈ అసమానతలు కనెక్టింగ్ ఉపరితలాలను గ్యాప్ లేకుండా వీలైనంత గట్టిగా నొక్కకుండా నిరోధిస్తాయి, ఫలితంగా తక్కువ ఉష్ణ వాహకతతో గాలి ఖాళీ ఏర్పడుతుంది.

అతిపెద్ద పరిమాణం మరియు యాక్టివ్ ఏరియా కలిగిన హీట్‌సింక్‌లు సాధారణంగా CPUలు మరియు GPUలలో మౌంట్ చేయబడతాయి. నిశ్శబ్ద కంప్యూటర్‌ను సమీకరించడం అవసరమైతే, తక్కువ గాలి వేగంతో, ప్రత్యేకమైన చాలా పెద్ద రేడియేటర్‌లు అవసరమవుతాయి, వేడి వెదజల్లడం యొక్క పెరిగిన సామర్థ్యంతో వర్గీకరించబడుతుంది.

క్రియాశీల గాలి శీతలీకరణ వ్యవస్థ

శీతలీకరణను మెరుగుపరచడానికి, రేడియేటర్ ద్వారా గాలి ప్రవాహాన్ని మరింత తీవ్రంగా చేయడానికి, అభిమానులు అదనంగా ఉపయోగించబడతాయి. ఫ్యాన్‌తో కూడిన రేడియేటర్‌ను కూలర్ అంటారు. కంప్యూటర్ యొక్క గ్రాఫిక్స్ మరియు సెంట్రల్ ప్రాసెసర్లలో కూలర్లు వ్యవస్థాపించబడ్డాయి. హార్డ్ డ్రైవ్ వంటి కొన్ని భాగాలపై హీట్‌సింక్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం సాధ్యం కాకపోతే లేదా అది సిఫార్సు చేయబడకపోతే, హీట్‌సింక్ లేకుండా సాధారణ ఫ్యాన్ బ్లోఅవుట్ ఉపయోగించబడుతుంది.అది చాలా సరిపోతుంది.

ద్రవ శీతలీకరణ వ్యవస్థ

ద్రవ శీతలీకరణ వ్యవస్థ వ్యవస్థలో ప్రసరించే పని ద్రవం సహాయంతో చల్లబడిన భాగం నుండి రేడియేటర్‌కు వేడిని బదిలీ చేసే సూత్రంపై పనిచేస్తుంది. ఇటువంటి ద్రవం సాధారణంగా బాక్టీరిసైడ్ మరియు యాంటీ-గాల్వానిక్ సంకలనాలు లేదా యాంటీఫ్రీజ్, నూనె, ఇతర ప్రత్యేక ద్రవాలు మరియు కొన్ని సందర్భాల్లో ద్రవ లోహంతో స్వేదనజలం.

అటువంటి వ్యవస్థ తప్పనిసరిగా కలిగి ఉంటుంది: ద్రవాన్ని ప్రసరించే ఒక పంపు మరియు హీటింగ్ ఎలిమెంట్ నుండి వేడిని తీసివేయడానికి మరియు పని చేసే ద్రవానికి బదిలీ చేయడానికి రేడియేటర్ (వాటర్ బ్లాక్, శీతలీకరణ తల). అప్పుడు వేడిని హీట్‌సింక్ (యాక్టివ్ లేదా పాసివ్ సిస్టమ్) ద్వారా వెదజల్లుతుంది.

అదనంగా, ద్రవ శీతలీకరణ వ్యవస్థ పని ద్రవం యొక్క రిజర్వాయర్ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది దాని ఉష్ణ విస్తరణకు భర్తీ చేస్తుంది మరియు వ్యవస్థ యొక్క ఉష్ణ జడత్వాన్ని పెంచుతుంది. ట్యాంక్ నింపడానికి సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది మరియు దాని ద్వారా పని చేసే ద్రవాన్ని హరించడం కూడా సౌకర్యంగా ఉంటుంది. అటువంటి వ్యవస్థలో, అవసరమైన గొట్టాలు మరియు పైపులు అవసరం. ద్రవ ప్రవాహ సెన్సార్ ఐచ్ఛికంగా అందుబాటులో ఉంటుంది.

పని ద్రవం తక్కువ ప్రసరణ వేగం మరియు అధిక ఉష్ణ వాహకత వద్ద అధిక శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని అందించడానికి తగినంత అధిక ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఆవిరి ఉపరితలం మరియు పైపు గోడ మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాన్ని తగ్గిస్తుంది.

ఫ్రీయాన్ శీతలీకరణ వ్యవస్థ

ప్రాసెసర్ యొక్క విపరీతమైన ఓవర్‌క్లాకింగ్‌కు దాని నిరంతర ఆపరేషన్ సమయంలో చల్లబడిన మూలకం యొక్క ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత అవసరం. దీని కోసం ఫ్రీయాన్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లు అవసరం. ఈ వ్యవస్థలు శీతలీకరణ యూనిట్లు, వీటిలో ఆవిరిపోరేటర్ నేరుగా వేడిని చాలా ఎక్కువ రేటుతో తొలగించాల్సిన భాగంపై అమర్చబడుతుంది.

ఫ్రీయాన్ వ్యవస్థ యొక్క ప్రతికూలతలు, దాని సంక్లిష్టతతో పాటు: థర్మల్ ఇన్సులేషన్ అవసరం, కండెన్సేట్‌తో తప్పనిసరి పోరాటం, ఒకే సమయంలో అనేక భాగాలను చల్లబరచడంలో ఇబ్బంది, అధిక శక్తి వినియోగం మరియు అధిక ధర.

వాటర్‌చిల్లర్

వాటర్‌చిల్లర్ అనేది ఫ్రీయాన్ యూనిట్ మరియు లిక్విడ్ కూలింగ్‌ను మిళితం చేసే శీతలీకరణ వ్యవస్థ. ఇక్కడ, వ్యవస్థలో ప్రసరించే యాంటీఫ్రీజ్ ఫ్రీయాన్ బ్లాక్‌ని ఉపయోగించి ఉష్ణ వినిమాయకంలో మరింత చల్లబడుతుంది.

అటువంటి వ్యవస్థలో, ఫ్రీయాన్ యూనిట్ సహాయంతో ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత పొందబడుతుంది మరియు ద్రవం ఏకకాలంలో అనేక భాగాలను చల్లబరుస్తుంది. సాంప్రదాయ ఫ్రీయాన్ శీతలీకరణ వ్యవస్థ దీనిని అనుమతించదు. నీటి శీతలకరణి యొక్క ప్రతికూలతలు మొత్తం వ్యవస్థ యొక్క థర్మల్ ఇన్సులేషన్ అవసరం, అలాగే సంక్లిష్టత మరియు అధిక ధర.

బాష్పీభవన శీతలీకరణ వ్యవస్థను తెరవండి

ఓపెన్ ఆవిరి శీతలీకరణ వ్యవస్థలు పని చేసే ద్రవాన్ని ఉపయోగిస్తాయి-హీలియం, ద్రవ నత్రజని లేదా పొడి మంచు వంటి శీతలకరణి. పని ద్రవం ఒక బహిరంగ గాజులో ఆవిరైపోతుంది, ఇది నేరుగా హీటింగ్ ఎలిమెంట్పై మౌంట్ చేయబడుతుంది, ఇది చాలా త్వరగా చల్లగా ఉండాలి.

ఈ పద్ధతి ఔత్సాహికులకు చెందినది మరియు అందుబాటులో ఉన్న పరికరాల యొక్క తీవ్ర ఓవర్‌క్లాకింగ్ ("ఓవర్‌క్లాకింగ్") అవసరమయ్యే అభిరుచి గలవారు ప్రధానంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి, మీరు అత్యల్ప ఉష్ణోగ్రతను పొందవచ్చు, కానీ శీతలకరణితో ఉన్న గాజును క్రమం తప్పకుండా భర్తీ చేయవలసి ఉంటుంది, అనగా, సిస్టమ్ సమయ పరిమితిని కలిగి ఉంటుంది మరియు స్థిరమైన శ్రద్ధ అవసరం.

క్యాస్కేడ్ శీతలీకరణ వ్యవస్థ

క్యాస్కేడ్ కూలింగ్ సిస్టమ్ అంటే రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఫ్రీయాన్‌లను ఏకకాలంలో చేర్చడం. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు సాధించడానికి, తగ్గిన మరిగే బిందువుతో ఫ్రీయాన్ ఉపయోగించబడుతుంది.ఫ్రీయాన్ యంత్రం సింగిల్-స్టేజ్ అయితే, శక్తివంతమైన కంప్రెషర్లతో పని ఒత్తిడిని పెంచడం అవసరం.

కానీ ఒక ప్రత్యామ్నాయం ఉంది - ఫ్రియాన్ బ్లాక్ యొక్క రేడియేటర్‌ను మరొక సారూప్య బ్లాక్‌తో చల్లబరుస్తుంది. అందువలన, సిస్టమ్లో ఆపరేటింగ్ ఒత్తిడిని తగ్గించవచ్చు మరియు కంప్రెషర్ల నుండి అధిక శక్తి ఇకపై అవసరం లేదు, సంప్రదాయ కంప్రెషర్లను ఉపయోగించవచ్చు. క్యాస్కేడ్ వ్యవస్థ, దాని సంక్లిష్టత ఉన్నప్పటికీ, సాంప్రదాయ ఫ్రీయాన్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌తో పోలిస్తే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతను సాధించడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు బహిరంగ బాష్పీభవన వ్యవస్థతో పోలిస్తే, అటువంటి సంస్థాపన నిరంతరం పని చేస్తుంది.

పెల్టియర్ శీతలీకరణ వ్యవస్థ

శీతలీకరణ వ్యవస్థలో పెల్టియర్ మూలకంతో ఇది చల్లబరచడానికి ఉపరితలంపై దాని చల్లని వైపుతో అమర్చబడి ఉంటుంది, అయితే మూలకం యొక్క వేడి వైపు దాని ఆపరేషన్ సమయంలో మరొక సిస్టమ్ నుండి ఇంటెన్సివ్ శీతలీకరణ అవసరం. సిస్టమ్ సాపేక్షంగా కాంపాక్ట్.