Ο ψύκτρας χωρίς περιστροφή χωρίς ανεμιστήρα: οι ερωτήσεις σας απαντήθηκαν από τον εφευρέτη

Εναλλάκτης θερμότητας ρουλεμάν αέρα

Αφού καλύψαμε το χωρίς ανεμιστήρα, σκόνη και εναλλάκτη θερμότητας ανοσοποιητικά την περασμένη εβδομάδα, πλημμύραμε με ερωτήσεις σχετικά με τη νέα τεχνολογία. Πώς λειτουργεί; Χρησιμοποιεί πραγματικά ένα λεπτό στρώμα αέρα για τη μεταφορά θερμότητας - και αν ναι, πώς μπορεί αυτό να είναι καλύτερο από χαλκό ή θερμικό λίπος; Είναι πραγματικά άνοσο στη σκόνη ή απλώς είστε υπερβολικοί; Είστε βέβαιοι ότι μπορεί πραγματικά να εξοικονομήσει 7% της ετήσιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στις ΗΠΑ;

Ευτυχώς (και μάλλον ηρωικά) ο Jeff Koplow, ο εφευρέτης του εναλλάκτη θερμότητας αέρα, συγκέντρωσε σχεδόν όλες τις ερωτήσεις σας και έστειλε τις απαντήσεις του μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου 2007es.com. Αρκεί να πούμε ότι το email που έστειλε ήταν μεγάλο. Μεγάλες 3.500 λέξεις. Δεν πρόκειται να επικολλήσουμε το σύνολο της ανταλλαγής εδώ στον ιστότοπο - αντ 'αυτού, κάναμε το καλύτερο δυνατό για να συμπιέσουμε τις ερωτήσεις και τις απαντήσεις του σε μια ευανάγνωστη μορφή. Διαβάστε παρακάτω, για να μάθετε αν ο ψύκτρας χωρίς περιστροφή χωρίς ανεμιστήρα είναι πραγματικά τόσο φοβερός όσο ακούγεται.



Ερώτηση: Είναι ο εναλλάκτης θερμότητας ρουλεμάν αέρα αδιάβροχος στη σκόνη και τα υπολείμματα;

Τζεφ Κόπλοου: Δεν ήθελα να υπονοήσω ότι δεν υπάρχει κυριολεκτικά σκόνη. κάποια συσσώρευση σκόνης γίνεται τελικά ορατή με γυμνό μάτι στο πολύ άκρο των λεπίδων. Το θέμα είναι ότι η ρύπανση σκόνης μειώνεται σε τόσο μεγάλο βαθμό που δεν μπορούμε να ανιχνεύσουμε οποιαδήποτε υποβάθμιση της απόδοσης ψύξης που λειτουργεί η συσκευή σε ένα σχετικά βρώμικο περιβάλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα. Έτσι, για όλες τις προθέσεις και τους σκοπούς, το πρόβλημα ρύπανσης σκόνης έχει αφαιρεθεί από το τραπέζι. Αντίθετα, με τους συμβατικούς ψύκτες CPU, τελικά ολόκληρη η επιφάνεια του εναλλάκτη θερμότητας κατακλύζεται από σκόνη. Υποθέτω ότι υπάρχουν ορισμένες εφαρμογές στις οποίες οι υπολογιστές λειτουργούν σε εξαιρετικά σκονισμένα περιβάλλοντα που μπορεί να είναι πάρα πολύ για την πτερωτή ψύκτρας. Αυτή είναι κοινή λογική. Προσπάθησα να βρούμε έναν τρόπο επίλυσης του μακροχρόνιου προβλήματος της ψύξης της ψύξης της CPU, σκεφτόμουν από άποψη οικιστικών και εμπορικών περιβαλλόντων όπου βρίσκονται η συντριπτική πλειονότητα των υπολογιστών.

Ε: Σίγουρα ένα βαρύ μεταλλικό στροφείο είναι επικίνδυνο;



JK: Οποιαδήποτε πραγματική συσκευή θα περιλαμβάνει οθόνη, γκριλ ή άλλη μορφή προστατευτικού περιβλήματος. Τέτοια προστατευτικά μέτρα χρησιμοποιούνται ευρέως σε συμβατικούς ανεμιστήρες. Φωτογραφήσαμε τη συσκευή μας χωρίς περίβλημα, ώστε να είναι ευκολότερο για τους ανθρώπους να δουν πώς φαίνεται. Τούτου λεχθέντος, δεν συμβαίνει τίποτα όταν τοποθετείτε το δάχτυλό σας σε επαφή με την περιστρεφόμενη πτερωτή ψύκτρας. Εάν αισθάνεστε σαν να τρέχετε το χέρι σας κατά μήκος ενός φράκτη. Αυτό δεν θα συνέβαινε εάν τα πτερύγια χρησιμοποιούσαν προς τα εμπρός, αντί για γεωμετρία προς τα πίσω.

Ε: Γιατί η πτερωτή ψύκτρας είναι τόσο αθόρυβη;

JK: Αυτό που ξεχωρίζει είναι ότι έχετε πολύ μεγαλύτερη ευελιξία όσον αφορά τη γεωμετρία των λεπίδων από ό, τι με έναν ανεμιστήρα. Αυτό σημαίνει ότι είστε ελεύθεροι να σχεδιάσετε τη γεωμετρία της λεπίδας ώστε να χωρίζει ομαλά και να επανασυνδέεται ομαλά στο πεδίο ροής στην είσοδο και την έξοδο της πτερωτής. Η αρχιτεκτονική της συσκευής σάς επιτρέπει να αποσυνδέσετε τους μηχανικούς περιορισμούς της επαρκούς ροής αέρα και του χαμηλού θορύβου. Λυπάμαι που δεν έχουμε κάνει ακόμα μετρήσεις dBA. Αυτό αποδεικνύεται δύσκολο όταν τα επίπεδα ήχου είναι εξαιρετικά χαμηλά λόγω θορύβου στο παρασκήνιο. Μου είπαν ότι η Σάντια έχει έναν ανευωτικό θάλαμο που μπορεί να είμαστε σε θέση να χρησιμοποιήσουμε. Δεν ήταν η πρώτη μας προτεραιότητα επειδή δεν αντιμετωπίζουμε προβλήματα με τον θόρυβο, αλλά αυτές οι μετρήσεις θα ολοκληρωθούν.



Ε: Τα μικρά σωματίδια φράζουν την περιοχή διακένου αέρα και αν ναι, αναπόφευκτα συσσωρεύουν τη διεπαφή που φέρει τον αέρα;

JK: Όχι, για δύο λόγους:

Ο πρώτος λόγος είναι ότι η κατεύθυνση της ροής αέρα στην περιφέρεια του περιστρεφόμενου θερμαντήρα-στροφείου είναι ακτινικά προς τα έξω. Επομένως, η σκόνη και άλλα σωματίδια απομακρύνονται από το διάκενο αέρα. Αυτό είναι το μόνο δυνατό σημείο εισόδου στο διάκενο αέρα, διότι σε μεταγενέστερες εκδόσεις της συσκευής εσωκλείσαμε τον ρότορα του κινητήρα χωρίς ψήκτρες για να αποτρέψουμε την είσοδο σκόνης και άλλων ξένων υλικών στην περιοχή εισαγωγής ροής. Προφανώς σωματίδια διαμέτρου> 0,001 ″ δεν μπορούν να εισέλθουν στην περιοχή του διακένου αέρα επειδή δεν ταιριάζουν.

Ο δεύτερος λόγος που ποτέ δεν βλέπουμε τη σκόνη να συσσωρεύεται στο διάκενο αέρα είναι ότι εάν ένα σωματίδιο εισέλθει στο διάκενο αέρα, θα μπορούσε να μεταφερθεί προς τα έξω από τη φυγόκεντρο (σε έναν παρατηρητή στο περιστρεφόμενο πλαίσιο). Ο λόγος είναι ότι ένα σωματίδιο οποιουδήποτε σημαντικού μεγέθους δεν μπορεί απλώς να καθιζάνει και να νιώσει άνετα στην σταθερή πλάκα βάσης. Η εφαπτομενική ταχύτητα της ροής του αέρα στην περιοχή διακένου είναι μηδενική μόνο στην επιφάνεια της πλάκας βάσης. Ένα σωματίδιο που κάθεται στην πλάκα βάσης προεξέχει στην περιοχή του μη μηδενικού ρυθμού ροής και συνεπώς μεταφέρεται κατά την εφαπτομενική διεύθυνση. Επειδή τέτοια σωματίδια είναι πυκνότερα από τον περιβάλλοντα αέρα, βιώνουν μια πολύ μεγαλύτερη φυγοκεντρική δύναμη από τον περιβάλλοντα αέρα, και έτσι εκτοξεύονται προς τα έξω και αποβάλλονται.

Ερ .: Το 'Thermal Brick Wall' είναι στα 4GHz, όχι στα 3GHz…

JK: Το θέμα μου είναι ότι εάν εισαγάγετε μια δραστική βελτίωση της τεχνολογίας θερμικής διαχείρισης, ανεξάρτητα από τον αριθμό για το θερμικό τούβλο τοίχο, ωθείται πολύ υψηλότερα. Ερευνώντας αυτό το ερώτημα, κατέληξα στο συμπέρασμα ότι τα 3 GHz είναι τυπικά για μηχανήματα μαζικής αγοράς υψηλών προδιαγραφών, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στον εμπορικό και οικιακό τομέα. Δουλεύω για το Τμήμα Ενέργειας, οπότε η εστίασή μου στα μηχανήματα μαζικής αγοράς αντικατοπτρίζει το ενδιαφέρον για τον ευρύτερο αντίκτυπο που μπορεί να έχει αυτή η νέα τεχνολογία. Δεν ήθελα να αγνοήσω τους ανθρώπους που βρίσκονται στο ανώτερο άκρο του φάσματος απόδοσης. Πιστεύω ότι η τεχνολογία εναλλάκτη θερμότητας με ρουλεμάν θα αποδειχθεί χρήσιμη και σε αυτούς.

Ε: Η αντίσταση θερμικής διάδοσης θα είναι πολύ υψηλή με μια συμπαγή πλάκα βάσης και μια έντονη πηγή θερμότητας όπως μια CPU…

JK: Όπως και με άλλα ψυγεία CPU, αντιμετωπίζετε αυτό το πρόβλημα ενσωματώνοντας ένα σωλήνα θερμότητας. Η πλάκα βάσης της συσκευής έκδοσης 3 διαθέτει ενσωματωμένο επίπεδο σωλήνα θερμότητας.

Ε: Γιατί η Λευκή Βίβλος δεν περιείχε πραγματικό τεστ A / B για να δείξει τη σχετική απόδοση του νέου εναλλάκτη θερμότητας αέρα ρουλεμάν;

JK: Βρισκόμαστε στη διαδικασία δημιουργίας ενός τέτοιου demo. Πρέπει να έχουμε κατά νου ότι ο σκοπός αυτών των πειραμάτων απόδειξης της έννοιας ήταν να δοκιμαστεί η υπόθεση ότι το διαφορετικό σχήμα μεταφοράς θερμότητας που χρησιμοποιείται σε αυτήν τη νέα αρχιτεκτονική συσκευών πρέπει να είναι ικανό να παρέχει πολύ βελτιωμένη απόδοση. Τα στοιχεία υποστηρίζουν σθεναρά αυτό το συμπέρασμα, αλλά η αναγνώριση αυτού απαιτεί κάποια σκέψη, επειδή δεν μιλάμε ακόμη για μια ώριμη τεχνολογία ή ένα πρωτότυπο έτοιμο για εφαρμογή.

Ε: Πώς υπολογίσατε ότι οι ΗΠΑ θα χρησιμοποιούσαν 7% λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια εάν χρησιμοποιούσαμε τον εναλλάκτη θερμότητας αέρα ρουλεμάν;

JK: Η συντριπτική πλειονότητα της εξοικονόμησης ενέργειας προέρχεται από εφαρμογές όπως κλιματισμός και ψύξη και όχι ηλεκτρονική ψύξη. Ωστόσο, τέτοιες εφαρμογές στον τομέα της ενέργειας θα υλοποιηθούν μόνο εάν η τεχνολογία εναλλάκτη θερμότητας με ρουλεμάν αέρα αποδειχθεί επιδεκτική σε κλιμάκωση μεγέθους. Βρισκόμαστε στη διαδικασία αξιολόγησης αυτής της ερώτησης. Υπάρχουν αναφορές στη Λευκή Βίβλο για το πού προέρχονται τα στοιχεία κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Πρόσφατα αυξήσαμε την εκτίμησή μας για πιθανή εξοικονόμηση ενέργειας από 5% σε 7% λόγω της προόδου που κάναμε στο εργαστήριο. Το 7% δεν ακούγεται πολύ, έως ότου θεωρήσετε ότι ο ετήσιος λογαριασμός ηλεκτρικής ενέργειας για ολόκληρες ΗΠΑ είναι περίπου 250 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως. Η εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας θα εξαρτηθεί επίσης από το βαθμό στον οποίο η τεχνολογία εναλλάκτη θερμότητας με ρουλεμάν αέρα μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος θερμικής διαχείρισης LED σε φωτισμό στερεάς κατάστασης. Σε έναν τυπικό λαμπτήρα LED, τα LED θα μπορούσαν να λειτουργούν πολύ πιο φωτεινά αν μπορούσατε να τα διατηρήσετε δροσερά. Όσο αποδοτικά είναι τα LED, συνήθως το 80% της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούν μετατρέπεται σε θερμότητα στο εσωτερικό της μήτρας LED.

Ε: Δεν είμαι βέβαιος για την πρακτικότητα του διακένου αέρα 0,001 ιντσών σε ένα προϊόν μαζικής παραγωγής…

JK: Αυτό είναι σίγουρα κατανοητό και ήταν ένα από τα πρώτα πράγματα που ερευνήσαμε. Σε τελική ανάλυση, εάν η απαίτηση για ένα μικρό κενό αέρα αποκλείει τη δυνατότητα κατασκευής χαμηλού κόστους, αξιοπιστίας κ.λπ., τότε θα ήμουν ο πρώτος που θα συμφωνήσει ότι όλα αυτά είναι άσκοπη άσκηση. Η έκθεση στο τέλος του έργου συζητά γιατί δεν συμβαίνει αυτό. Βασικά αυτό που βασίζεται είναι τρία πράγματα:

α) 0,001 'ακούγεται σαν πολύ μικρός αριθμός. Εκτός αν έχετε εμπειρία με Μηχανική κατεργασία CNC και άλλες σύγχρονες τεχνικές κατασκευής, θα ήταν λογικό να υποθέσουμε ότι οι απαιτούμενες ανοχές για την επιπεδότητα και την ποιότητα της επιφάνειας είναι ένας διακόπτης συμφωνίας. Αυτό αποδεικνύεται ότι δεν είναι αλήθεια. Στην πράξη, η επίτευξη επαρκούς επιπεδότητας και ποιότητας επιφάνειας (για παράδειγμα σε μια μηχανή άλεσης CNC) είναι αρκετά απλή.

β) Το άλλο σημείο είναι ότι η απόσταση διακένου αέρα δεν διατηρείται διατηρώντας στενές μηχανικές ανοχές. Υπάρχει μια αρνητική ανάδραση στα ρουλεμάν αέρα που παρέχει ένα παθητικό σταθεροποιητικό αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι έσπρωξα το ρουλεμάν του αέρα, έτσι ώστε η απόσταση του κενού αέρα να μειωθεί κατά 10% και στη συνέχεια να την απελευθερώσω. Όσο μικρότερη είναι η απόσταση διακένου, τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση που δημιουργείται από το ρουλεμάν αέρα (αυτό ισχύει τόσο για τα υδροστατικά όσο και για τα υδροδυναμικά έδρανα αερίου). Αυτό αυξάνει την ανοδική δύναμη που ενεργεί στην πτερωτή ψύκτρας, η οποία ενεργεί για να την επιστρέψει στο αρχικό της ύψος. Το ρουλεμάν αέρα συμπεριφέρεται βασικά σαν ένα πολύ λεπτό, πολύ άκαμπτο ελατήριο συμπίεσης.

γ) Το τελευταίο σημείο μπορεί να ακούγεται αντίθετο, αλλά πράγματι τα ρουλεμάν του αέρα είναι εξαιρετικά μηχανικά άκαμπτα, ανθεκτικά και αξιόπιστα. Αυτό συζητείται επίσης στην έκθεση. Εν συντομία, η πραγματική σταθερά ελατηρίου (αλλαγή ισχύος ανά μονάδα αλλαγής μήκους), k, δίνεται από k = dF / dh, το πρώτο παράγωγο της δύναμης (F) σε σχέση με το ύψος (h). Η δύναμη είναι απλώς πίεση (P) επί της περιοχής (A), οπότε για την ακαμψία του ελατηρίου συμπίεσης έχουμε k = A (dP / dh). Αποδεικνύεται ότι το dP / dh είναι ένας πολύ μεγάλος αριθμός. η πίεση στην περιοχή του διακένου αέρα είναι πολύ ευαίσθητη σε μια αλλαγή στην απόσταση διακένου αέρα. Για παράδειγμα, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα αεροσκάφος χόκεϊ που επιπλέει 0,001 'πάνω από την επιφάνεια ενός τραπεζιού χόκεϊ αέρα θα επιστρέψει πολύ αναπαραγωγικά σε' υψόμετρο '0,001' αν το βγάλετε από το τραπέζι και μετά το βάλετε πίσω στο τραπέζι. Και αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία του δωματίου στο οποίο βρίσκεται το τραπέζι του χόκεϊ αέρα, επεκτείνεται ελαφρώς, αυξάνοντας το ύψος της επιφάνειας του τραπεζιού χόκεϊ αέρα σε σχέση με το πάτωμα στο οποίο κάθεται. Αλλά αυτό δεν απορρίπτει την απόσταση κενού. το αεροπορικό χόκεϊ πηγαίνει απλά για τη βόλτα και παραμένει χωρισμένο από 0,001 ”από την επιφάνεια του πίνακα χόκεϊ αέρα.

Ε: Και μια τέτοια συσκευή μπορεί να κατασκευαστεί αρκετά φθηνά για τη μαζική αγορά;

JK: Συγκεντρωνόμαστε στο κρύο σφυρηλάτηση ως η καλύτερη διαδρομή για κατασκευή χαμηλού κόστους. Κατανοούμε ότι εάν δεν μπορούμε να μειώσουμε το κόστος, η τεχνολογία εναλλάκτη θερμότητας με ρουλεμάν αέρα θα έχει μικρή επίδραση.

Διαβάστε παρακάτω για περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες σχετικά με την ψύκτρα χωρίς ανεμιστήρα.

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com