કમ્પ્યુટર કૂલિંગ સિસ્ટમ્સ: નિષ્ક્રિય, સક્રિય, પ્રવાહી, ફ્રીઓન, વોટર કૂલર, ઓપન ઇવેપોરેશન, કાસ્કેડ, પેલ્ટિયર કૂલિંગ

કમ્પ્યુટરના સંચાલન દરમિયાન, તેના કેટલાક ઘટકો ખૂબ જ ગરમ થાય છે, અને જો ઉત્પન્ન થયેલી ગરમીને ઝડપથી પૂરતી દૂર કરવામાં ન આવે, તો કમ્પ્યુટર તેના મુખ્ય સેમિકન્ડક્ટર ઘટકોની સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓના ઉલ્લંઘનને કારણે કામ કરી શકશે નહીં.

કમ્પ્યુટરના હીટિંગ ભાગોમાંથી ગરમી દૂર કરવી એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ કાર્ય છે જેને કમ્પ્યુટર કૂલિંગ સિસ્ટમ હલ કરે છે, જે વિશિષ્ટ ટૂલ્સનો સમૂહ છે જે કમ્પ્યુટરનો સક્રિયપણે ઉપયોગ કરવામાં આવે તે સમગ્ર સમય દરમિયાન સતત, વ્યવસ્થિત રીતે અને સુમેળપૂર્વક કાર્ય કરે છે.

કોમ્પ્યુટર કૂલિંગ સિસ્ટમના ઓપરેશન દરમિયાન, કોમ્પ્યુટરના મુખ્ય તત્વો, ખાસ કરીને તેના સિસ્ટમ યુનિટના તત્વો દ્વારા ઓપરેટિંગ કરંટ પસાર થવાથી ઉત્પન્ન થતી ગરમીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.આ કિસ્સામાં ઉત્પન્ન થતી ગરમીની માત્રા કમ્પ્યુટરના કમ્પ્યુટિંગ સંસાધનો અને મશીનને ઉપલબ્ધ તમામ સંસાધનોના સંબંધમાં તેના વર્તમાન લોડ પર આધારિત છે.

કોઈ પણ સંજોગોમાં, વાતાવરણમાં ગરમી પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે. નિષ્ક્રિય ઠંડકમાં, ગરમીને ગરમ ભાગોમાંથી રેડિયેટર દ્વારા સીધી આસપાસની હવામાં પરંપરાગત સંવહન અને ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે. સક્રિય ઠંડકમાં, સંવહન અને ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન ઉપરાંત, પંખા વડે ફૂંકાય છે, જે સંવહનની તીવ્રતા વધારે છે (આ સોલ્યુશનને "કૂલર" કહેવામાં આવે છે).

ત્યાં પ્રવાહી ઠંડક પ્રણાલીઓ પણ છે જ્યાં ગરમીને પ્રથમ ઉષ્મા વાહક દ્વારા સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે અને પછી વાતાવરણમાં ફરીથી ઉપયોગમાં લેવાય છે. ત્યાં ખુલ્લી બાષ્પીભવન પ્રણાલીઓ છે જ્યાં શીતકના તબક્કાના સંક્રમણને કારણે ગરમી દૂર કરવામાં આવે છે.

તેથી, કમ્પ્યુટરના હીટિંગ ભાગોમાંથી ગરમી દૂર કરવાના સિદ્ધાંત અનુસાર, ત્યાં ઠંડક પ્રણાલીઓ છે: એર કૂલિંગ, લિક્વિડ કૂલિંગ, ફ્રીઓન, ઓપન બાષ્પીભવન અને સંયુક્ત (પેલ્ટિયર તત્વો અને પાણીના કૂલર્સ પર આધારિત).

નિષ્ક્રિય એર કૂલિંગ સિસ્ટમ

ગરમીથી ભરેલા ઉપકરણોને ખાસ ઠંડક પ્રણાલીની જરૂર હોતી નથી. નોન-હીટ લોડેડ ઇક્વિપમેન્ટ એક એવું છે કે જ્યાં ગરમ ​​સપાટી (હીટ ફ્લક્સ ડેન્સિટી) ના ચોરસ સેન્ટીમીટર દીઠ હીટ ફ્લક્સ 0.5 મેગાવોટથી વધુ ન હોય. આ શરતો હેઠળ, આસપાસની હવાની તુલનામાં ગરમ ​​સપાટીનું ઓવરહિટીંગ 0.5 ° સે કરતા વધારે નહીં હોય, આવા કેસ માટે સામાન્ય મહત્તમ +60 ° સે છે.

પરંતુ જો તેમના ઓપરેશનના સામાન્ય મોડમાં ઘટકોના થર્મલ પરિમાણો આ મૂલ્યો કરતાં વધી જાય (જ્યારે ગરમીનું ઉત્પાદન, જો કે, પ્રમાણમાં ઓછું હોય), તો આવા ઘટકો પર ફક્ત રેડિએટર્સ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે, એટલે કે, નિષ્ક્રિય ગરમી દૂર કરવા માટેના ઉપકરણો. , કહેવાતી. નિષ્ક્રિય ઠંડક પ્રણાલીઓ.

જ્યારે ચિપની શક્તિ ઓછી હોય, અથવા જ્યારે સિસ્ટમની કમ્પ્યુટિંગ ક્ષમતાની જરૂરિયાતો સતત મર્યાદિત હોય, ત્યારે એક નિયમ તરીકે, પંખા વિના પણ માત્ર હીટસિંક જ પૂરતું હોય છે. રેડિયેટર દરેક કિસ્સામાં વ્યક્તિગત રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે.

મૂળભૂત રીતે, નિષ્ક્રિય ઠંડક પ્રણાલી નીચેની રીતે કાર્ય કરે છે. સામગ્રીની થર્મલ વાહકતાને કારણે અથવા હીટ પાઈપો (થર્મોસિફોન અથવા બાષ્પીભવન ચેમ્બર) ની મદદથી હીટિંગ ઘટક (ચિપ) માંથી ગરમી સીધી હીટસિંકમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. હીટ પાઈપો સાથે ઉકેલો).

રેડિએટરનું કાર્ય ઇન્ફ્રારેડ કિરણોત્સર્ગ દ્વારા આસપાસની જગ્યામાં ગરમીનું પ્રસાર કરવાનું છે અને આસપાસની હવાની થર્મલ વાહકતા દ્વારા માત્ર ગરમીનું ટ્રાન્સફર કરવાનું છે, જે કુદરતી સંવહન પ્રવાહોની ઘટનામાં ફાળો આપે છે. રેડિએટરના સમગ્ર વિસ્તાર પર શક્ય તેટલી તીવ્રતાથી ગરમી ફેલાવવા માટે, રેડિયેટરની સપાટી કાળી થઈ જાય છે.

ખાસ કરીને આજે (કમ્પ્યુટર સહિત વિવિધ સાધનોમાં), નિષ્ક્રિય ઠંડક પ્રણાલી વ્યાપક છે. આવી સિસ્ટમ ખૂબ જ લવચીક છે, કારણ કે રેડિએટર્સ સરળતાથી મોટાભાગના ગરમી-સઘન ઘટકો પર માઉન્ટ કરી શકાય છે. રેડિયેટરમાંથી ગરમીના વિસર્જનનો અસરકારક વિસ્તાર જેટલો મોટો છે, તેટલું ઠંડક વધુ કાર્યક્ષમ છે.

ઠંડકની કાર્યક્ષમતાને અસર કરતા મહત્વના પરિબળો હીટસિંકમાંથી પસાર થતા હવાના પ્રવાહની ઝડપ અને તાપમાન (ખાસ કરીને પર્યાવરણમાં તાપમાનનો તફાવત) છે.

ઘણા લોકો જાણે છે કે ઘટક પર હીટસિંક લગાવતા પહેલા, સમાગમની સપાટી પર થર્મલ પેસ્ટ (દા.ત. KPT-8) લગાવવી જરૂરી છે. આ ઘટકો વચ્ચેની જગ્યામાં થર્મલ વાહકતા વધારવા માટે કરવામાં આવે છે.

શરૂઆતમાં, સમસ્યા એ છે કે રેડિએટરની સપાટીઓ અને તેના પર ઇન્સ્ટોલ કરેલ ઘટક, ફેક્ટરી ઉત્પાદન અને ગ્રાઇન્ડીંગ પછી, હજુ પણ 10 માઇક્રોનના ક્રમમાં રફનેસ ધરાવે છે, અને પોલિશ કર્યા પછી પણ, લગભગ 5 માઇક્રોન રફનેસ રહે છે. આ અનિયમિતતાઓ કનેક્ટિંગ સપાટીઓને ગેપ વિના શક્ય તેટલી ચુસ્તપણે એકસાથે દબાવવાથી અટકાવે છે, પરિણામે નીચી થર્મલ વાહકતા સાથે હવાનું અંતર બને છે.

સૌથી મોટા કદ અને સક્રિય ક્ષેત્ર સાથે હીટસિંક સામાન્ય રીતે CPUs અને GPUs પર માઉન્ટ થયેલ છે. જો મૌન કમ્પ્યુટરને એસેમ્બલ કરવું જરૂરી છે, તો પછી, હવાના માર્ગની ઓછી ગતિને જોતાં, ખાસ ખૂબ મોટા રેડિએટર્સની જરૂર છે, જે ગરમીના વિસર્જનની વધેલી કાર્યક્ષમતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

સક્રિય એર કૂલિંગ સિસ્ટમ

ઠંડકને સુધારવા માટે, રેડિયેટર દ્વારા હવાના પ્રવાહને વધુ તીવ્ર બનાવવા માટે, ચાહકોનો વધુમાં ઉપયોગ થાય છે. પંખાથી સજ્જ રેડિએટરને કુલર કહેવામાં આવે છે. કોમ્પ્યુટરના ગ્રાફિક્સ અને સેન્ટ્રલ પ્રોસેસર્સ પર કુલર ઇન્સ્ટોલ કરેલ છે. જો હાર્ડ ડ્રાઇવ જેવા કેટલાક ઘટકો પર હીટસિંક ઇન્સ્ટોલ કરવું શક્ય ન હોય અથવા તેની ભલામણ કરવામાં આવતી નથી, તો હીટસિંક વિના સરળ પંખો બ્લોઆઉટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.તે તદ્દન પર્યાપ્ત છે.

પ્રવાહી ઠંડક પ્રણાલી

પ્રવાહી ઠંડક પ્રણાલી સિસ્ટમમાં ફરતા કાર્યકારી પ્રવાહીની મદદથી ઠંડુ કરેલા ઘટકમાંથી રેડિયેટરમાં ગરમી સ્થાનાંતરિત કરવાના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે. આવા પ્રવાહી સામાન્ય રીતે બેક્ટેરિયાનાશક અને એન્ટિ-ગેલ્વેનિક ઉમેરણો અથવા એન્ટિફ્રીઝ, તેલ, અન્ય વિશિષ્ટ પ્રવાહી અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં પ્રવાહી ધાતુ સાથે નિસ્યંદિત પાણી હોય છે.

આવી સિસ્ટમમાં આવશ્યકપણે શામેલ છે: પ્રવાહીને ફરતા કરવા માટેનો પંપ અને હીટિંગ તત્વમાંથી ગરમી દૂર કરવા અને તેને કાર્યકારી પ્રવાહીમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે રેડિયેટર (વોટર બ્લોક, કૂલિંગ હેડ). ત્યારબાદ ગરમીને હીટસિંક (સક્રિય અથવા નિષ્ક્રિય સિસ્ટમ) દ્વારા વિસર્જન કરવામાં આવે છે.

વધુમાં, પ્રવાહી ઠંડક પ્રણાલીમાં કાર્યકારી પ્રવાહીનો જળાશય હોય છે, જે તેના થર્મલ વિસ્તરણ માટે વળતર આપે છે અને સિસ્ટમની થર્મલ જડતામાં વધારો કરે છે. ટાંકી ભરવા માટે અનુકૂળ છે અને તે તેના દ્વારા કાર્યકારી પ્રવાહીને ડ્રેઇન કરવા માટે પણ અનુકૂળ છે. આવી સિસ્ટમમાં, જરૂરી હોઝ અને પાઈપો જરૂરી છે. લિક્વિડ ફ્લો સેન્સર વૈકલ્પિક રીતે ઉપલબ્ધ હોઈ શકે છે.

કાર્યકારી પ્રવાહીમાં ઓછી પરિભ્રમણ ગતિ અને ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા પર ઉચ્ચ ઠંડક કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરવા માટે પૂરતી ઊંચી ગરમીની ક્ષમતા હોય છે, જે બાષ્પીભવન થતી સપાટી અને પાઇપ દિવાલ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને ઘટાડે છે.

ફ્રીઓન કૂલિંગ સિસ્ટમ

પ્રોસેસરના એક્સ્ટ્રીમ ઓવરક્લોકિંગને તેના સતત ઓપરેશન દરમિયાન ઠંડુ કરેલ તત્વનું નકારાત્મક તાપમાન જરૂરી છે. આ માટે ફ્રીન ઇન્સ્ટોલેશન જરૂરી છે. આ પ્રણાલીઓ રેફ્રિજરેશન એકમો છે જેમાં બાષ્પીભવન કરનાર સીધા ઘટક પર માઉન્ટ થયેલ છે જેમાંથી ગરમીને ખૂબ ઊંચા દરે દૂર કરવી આવશ્યક છે.

ફ્રીઓન સિસ્ટમના ગેરફાયદા, તેની જટિલતા ઉપરાંત, આ છે: થર્મલ ઇન્સ્યુલેશનની જરૂરિયાત, કન્ડેન્સેટ સાથે ફરજિયાત સંઘર્ષ, એક જ સમયે ઘણા ઘટકોને ઠંડુ કરવામાં મુશ્કેલી, ઉચ્ચ ઊર્જા વપરાશ અને ઊંચી કિંમત.

વોટરચિલર

વોટરચિલર એક કૂલિંગ સિસ્ટમ છે જે ફ્રીઓન યુનિટ અને લિક્વિડ કૂલિંગને જોડે છે. અહીં, સિસ્ટમમાં ફરતા એન્ટિફ્રીઝને ફ્રીઓન બ્લોકનો ઉપયોગ કરીને હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં વધુ ઠંડુ કરવામાં આવે છે.

આવી સિસ્ટમમાં, ફ્રીન યુનિટની મદદથી નકારાત્મક તાપમાન મેળવવામાં આવે છે, અને પ્રવાહી એક સાથે અનેક ઘટકોને ઠંડુ કરી શકે છે. પરંપરાગત ફ્રીઓન કૂલિંગ સિસ્ટમ આને મંજૂરી આપતી નથી. વોટર કૂલરના ગેરફાયદા એ સમગ્ર સિસ્ટમના થર્મલ ઇન્સ્યુલેશનની જરૂરિયાત તેમજ જટિલતા અને ઊંચી કિંમત છે.

બાષ્પીભવન ઠંડક પ્રણાલી ખોલો

ખુલ્લી બાષ્પ ઠંડક પ્રણાલીઓ કામ કરતા પ્રવાહીનો ઉપયોગ કરે છે - હિલીયમ, પ્રવાહી નાઇટ્રોજન અથવા સૂકા બરફ જેવા રેફ્રિજન્ટ. કાર્યકારી પ્રવાહીને ખુલ્લા ગ્લાસમાં બાષ્પીભવન કરવામાં આવે છે, જે સીધા હીટિંગ તત્વ પર માઉન્ટ થયેલ છે, જે ખૂબ જ ઝડપથી ઠંડુ થવું આવશ્યક છે.

આ પદ્ધતિ એમેચ્યોર્સની છે અને તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે શોખીનો દ્વારા કરવામાં આવે છે જેમને ઉપલબ્ધ સાધનોના અતિશય ઓવરક્લોકિંગ ("ઓવરક્લોકિંગ")ની જરૂર હોય છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, તમે સૌથી નીચું તાપમાન મેળવી શકો છો, પરંતુ રેફ્રિજન્ટ સાથેના ગ્લાસને નિયમિતપણે ફરી ભરવું પડશે, એટલે કે, સિસ્ટમની સમય મર્યાદા છે અને તેને સતત ધ્યાન આપવાની જરૂર છે.

કાસ્કેડ કૂલિંગ સિસ્ટમ

કાસ્કેડ ઠંડક પ્રણાલીનો અર્થ બે અથવા વધુ ફ્રીઅન્સનો એકસાથે અનુક્રમિક સમાવેશ થાય છે. નીચા તાપમાને હાંસલ કરવા માટે, ઘટાડેલા ઉત્કલન બિંદુ સાથે ફ્રીનનો ઉપયોગ થાય છે.જો ફ્રીન મશીન સિંગલ-સ્ટેજ છે, તો પછી શક્તિશાળી કોમ્પ્રેસર સાથે કાર્યકારી દબાણ વધારવું જરૂરી છે.

પરંતુ ત્યાં એક વિકલ્પ છે - ફ્રીન બ્લોકના રેડિયેટરને બીજા સમાન બ્લોક સાથે ઠંડુ કરવું. આમ, સિસ્ટમમાં ઓપરેટિંગ પ્રેશર ઘટાડી શકાય છે અને કોમ્પ્રેસર્સમાંથી ઉચ્ચ પાવરની જરૂર નથી, પરંપરાગત કોમ્પ્રેસરનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. કાસ્કેડ સિસ્ટમ, તેની જટિલતા હોવા છતાં, પરંપરાગત ફ્રીન ઇન્સ્ટોલેશન કરતા નીચા તાપમાનને પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને ઓપન બાષ્પીભવન સિસ્ટમની તુલનામાં, આવી ઇન્સ્ટોલેશન સતત કાર્ય કરી શકે છે.

પેલ્ટિયર કૂલિંગ સિસ્ટમ

ઠંડક પ્રણાલીમાં પેલ્ટિયર તત્વ સાથે તેને ઠંડું કરવા માટે સપાટી પર તેની ઠંડા બાજુ સાથે માઉન્ટ કરવામાં આવે છે, જ્યારે તત્વની ગરમ બાજુને તેની કામગીરી દરમિયાન અન્ય સિસ્ટમમાંથી સઘન ઠંડકની જરૂર પડે છે. સિસ્ટમ પ્રમાણમાં કોમ્પેક્ટ છે.