El mejor bloque para RL

[willy]

Efectivamente estoy construyendo un bloque, intentando aplicar algunos conceptos y teorías. Gracias por el interés.

Autocrator… has dado en el clavo. Los canales como bien decías desembocan en dos colectores laterales.

Explicación de la parte anterior.

El sistema que estoy construyendo está calculado sobre un paso de 10 mm. es decir: Una sección de 78.5 mm2

El caudal interior se distribuye de la siguiente manera:
-Dos agujeros centrales de 6 mm. S=56.5 mm2
-Dos agujeros laterales de 4.5 mm S=31.8 mm2
La sección total es 88.3 mm2, por consiguiente aumenta en 10 mm2 la sección de cálculo, voy bien puesto que luego introduciré perdidas al añadir unos pequeños TURBULADORES.

La distribución del caudal se explica de la siguiente manera:

El core se sitúa sobre la parte central (donde deseamos enfriar con más ainco) por lo que dos agujeros mayores tienen las siguientes ventajas:

• Aumenta el caudal de paso. Esto me da una potencia frigorífica mayor con el mismo diferencial de tª entre la entrada y salida del agujero. Es necesario, pues la parte más próxima al Core (la fuente de calor) es esta.

• Aumenta la superficie de intercambio entre el bloque y el agua. Un agujero de 6x40 mm. tiene S= 754 mm2
  Un agujero de 4.5x40 mm. tiene S=565 mm2

• Disminuye el espesor de cobre que separa el agua del core.

• Hay más diferencias, pero estas son las más resaltables: menor velocidad (no muy bueno), más espacio para turbuladores, menor contrapresión para el sitema... etc
  Es más fácil producir un régimen turbulento en diámetros mayores, evitando la laminización del agua (estancamiento de las venas y capas laminares)

Casi todo el mundo cree que un espesor superior dá mejores características de enfriamiento... ESTO ES FALSO. En un sistema de aire el calor se transmite (transporte) por conducción através del metal a largas distancias (para aumentar muchísimo la superficie) y es aquí donde sí se necesitan grandes espesores.. En cambio en un sistema de R.L. EL TRANSPORTE DEL CALOR LO REALIZA EL AGUA NO EL METAL Cuya principal función es crear un sistema intermedio que contenga el agua y no conducir el calor a distancias.

Un espesor pequeño entre el core y el agua facilita el tránsito si bien hemos de conseguir una cierta rigidez y "expansión" del calor por la placa de cobre para aumentar la superficie de intercambio con el agua. Por ello HAY UN TERMINO MEDIO como en casi todo... y dependerá del diseño del bloque (en otro bloque que tengo me he basado en esto.. ya lo pondré.)

TRANSMISION DE E.CALORIFICA ENTRE DOS PUNTOS DE UN CUERPO SOLIDO:

Hay bastante que hablar pero voy a resaltar lo principal, La potencia calorífica que atraviesa un cuerpo depende de:

• La diferencia de tª entre los dos focos (frío y caliente)
• La Resistencia térmica propia del cuerpo (cobre menos que alum)
• El espesor que ha de atravesar.

Expresado como (primera aprox.): P=dt/R e

-Donde se deduce que para mantener un diferencial de Tª pequeño o se disminuye la resistencia o el espesor. La R es difícil pues materiales más conductivos que el cobre son raros (caros y escasos), el espesor se puede minimizar.. según la técnica constructiva, teniendo siempre un mínimo para realizar el apriete y la estanqueidad.

Esto es lo fundamental para la base de un bloque
De la transmisión entre el bloque y el agua, y entre el Core y bloque hay otras consideraciones a añadir. Para otro msg. donde explico los turbuladores, pasta térmica, Pulido, rugosidad, etc.

[willy]

Se me olvidó añadir (y alguna más..je, je) que la potencia tambíen depende de la superficie de intercambio, si bien he omitido esta pues es constante (no podemos aumentarla) entre el core y el bloque y ahí no se puede hacer nada. Sin embargo sí es importante entre el bloque y el agua (se puede aumentar hasta cierto punto.. pues a medida que la sup. es mayor también es mayor la distancia que rrecorre el calor por la plancha de cobre… al final llegaríamos a un punto de inflexión (según diseño) donde aumentar la superficie no conllevaría mejorar la transmisión termica global debido a la resistencia térmica del metal).

Ahí va la foto del bloque casi terminado (me faltan más...):

¡ Que conste que tan solo voy aplicando conceptos... al final ya veremos lo que pasa... ! hacerme los comentarios que queráis... y así voy comentando un poco el por qué ( a lo mejor me equivoco, nunca se sabe en que terminan estas cosas..je)

[willy]

Explico la foto anterior:

Se aprecian las soldaduras de los colectores laterales… estos desembocan en dos codos Macho-Hembra de 10-12 mm (int/ext).

Los colectores están hechos con tubo de cobre de 10-12 mm. cuadrándolo, con un torno de banco, a 8 x 14 mm. aprox. en la parte que va soldada al bloque de cobre y dejándolo redondo en el final (para soldar al codo). La soldadura está hecha con Platex.
y el extremo que no lleva conexión simplemente se aplastó y se soldó.
Los colectores están agujereados de tal forma que coincidan con los del bloque de cobre, y a este último se le ha limado un poco para hacer coincidir dichos colectores (pues no cuadran del todo).

Las tomas son por el mismo lado... y esto no debería de ser así, pues influye negativamente en el EQUILIBRADO HIDRAULICO en el interior del bloque, pero ha tenido que ser de esta manera porque la placa madre (del ordenador)no me permite hacerlo como debiera y me pone impedimentos de espacio.

[autocrator]

Bien willy, me gusta la manera en que aplicas la teoria, correcto en todo grado, pero esa teoria tiene alñgun punto debil a la hora de llevarla a la practica.

Todas las formulas que he visto desde que me preocupo de diseñar bloques solo tienen en cuenta el factor distancia y el area en el tratamiento de la transmision de calor atraves de un cuerpo, pero no tienen en cuenta que el area por la que se aporta calor, en nuestro caso y para simplificar un bloque, es distinta del ares por la que se disipa el calor.

Solo una vez vi una simulacion en matlab, con no se que pluing, en la que el disipador era una placa de cobre de 60x60x10mm en la que se aplicaban 100w en el area de un core y se disipaban por los 3600mm^2 de la otra cara. el resultado era que la diferencia de temp maxima entre dos puntos de la placa era de 0.1ºC, y los vectores de circulacion del calor solo eran lineales en el centro, con lo que las formulas que calculan la resistencia termica no son validas en un caso como este en el que como digo las areas de aportacion y disipacion son distintas.

segun tu teoria una pequeña area a la temperatura del micro o casi, debe pasar el calor al agua. es verdad que para una misma area cuanto mayor sea la diferencia de temp mayor cantidad de calor pasa del cuerpo caliente al frio, pero tambien pasa mas calor cuanto mayor sea el area.

En el equilibrio esta la virtud, pero ese equilibrio se presenta dificil de desvelar y de formular dada la gran cantidad de variables inplicadas, por eso creo que no nos queda mas que experiencia para sentar unas bases de diseño asequibles.

Ejemplo empirico: innovatek flatflow contra innovateK innova-cool

El primero es un claro ejemplo de la teoria que sostienes

El segundo es un claro ejemplo de bloque en que el calor tiene que circular por una relativamente larga seccion de cobre, en pro de una mayor superficie de contacto entre agua y bloque.

Gana el segundo, claro que la circulacion de calor se enfrenta a una mayor resistividad termica, pero eso pesa menos que el aumento de superficie.

El toston que soltao, bueno luego sigo.

[autocrator]

Encuanto a los turbuladores, la teoria tambien dice que evitando la coesion superficial con turbulencias aumentamos el intercambio de calor, pero creo que en nuestro ambito esos valores son desprecialbles dada la poca longitud de los conductos. Recuerdo que ketchak probo a meterle unos turbuladores elicoidales a los dos canales de su Nº4 que creo que son de 10.5mm D, y no consiguio un incremento de las prestaciones.

Otras experiencias disminullendo drasticamente el caudal de un circuito de refrigeracion sin perder prestaciones, sujieren la escasa relevancia de las turbulencias, y el magnifico rendimiento de algunos disipadores transformados en bloques de refrigeracion apunta a que la clave esta en el aumento de superficie.

Porsupesto todo esto es solo una opinion fundada en lo que he visto y provado en los ultimos años, y lo unico que me mueve es el interes por hacer participes de mis conclusiones a los que se tomen la molestia de leerse este toston.:D

Bueno, seguiremos, espero, con el debate. Un saludo.

[willy]

Autocrator… simplemente magnífico. Tus comentarios son muy instructivos.

Claramente, desde un principio, mi intención no es hacerme el mejor bloque que se haya construido (que tontería...no¿?) puesto que me resultaría imposible (tecnicamente) sino debatir sobre cuales debieran de ser las directrices que marquen tal proyecto, y que se puede esperar al hacerlo(no conozco todas las respuestas.. tan solo aplico algo de teoría.)

Gracias por vuestras colaboraciones...

[willy]

Sigamos con el bloque:

Como bien dice autocrator hay que diferenciar la superfice que aporta calor de la que transmite el calor al agua.
-La primera no es variable (más o menos 100 mm2, no lo he medido bien) y no hay mucho que hacer (con refrigeración liquida indirecta… tengo un proyecto de refrigeración directa.. para más adelante). Bueno, ya sabéis; pasta térmica, pulido y buena presión.
-La segunda es todo un universo de soluciones...je.
Hay que encontrar un término medio entre la superficie al agua y la distancia al core. Yo he tratado de minimizar la distancia. La superficie de los agujeros suma un total de 2638 mm2, un 72 % de la que comenta autocrator... (3600 mm2) y su distancia al core es muy inferior (el cálculo sería la leche..) que el de una chapa plana. (creo que al final va a ser lo comido por lo servido..je,je).

Los turbuladores: Están construidos por dos hilos de cobre de 0.8 mm. con forma helicoidal, dando dos o tres vueltas sobre una forma de 6 mm. (una broca) y estirándolos 4.5 cm. (sobre la broca). La idea es aumentar el tiempo de tránsito del agua (más recorrido lineal) y "despegar" la capa de fluido próxima al cobre, además de forzar una pequeña a.centrífuga que decante el agua fría sobre la pared y fuerce una vena caliente al centro (dudo que esto se produzca en tan corto recorrido...je, pero bueno es saberlo.)
Por supuesto los turbuladores se introducen dentro de los agujeros antes de soldar.. y es conveniente que estén bien ajustados.

[aitor]

Willy si tu idea es despegar el flujo laminar de las paredes del canal y forzar la vena central a una turbulencia rotatoria, te sugiero roscar las paredes del canal y ubicar los turbuladores centralmente.

Espero que la imagen sea clara.
Salu2

[willy]

Gracias Aitor… una buena respuesta.

La verdad es que al mirar tu dibujo me he planteado que el turbulador que he hecho no va a cumplir demasiado bien su función... pues la vena central no se ve casi afectada. Si lo hace la capa laminar perimetral pero... hubiese sido mejor "rayar la superficie interior" cosa que mi tecnología no permite.. pero que se puede hacer sin problema. Creo que unos surcos con forma helicoidal superarían este "triste muelle"..je, je.
Por otro lado, se me ocurre el meter una pletina de 6x0.5 mm.(cortado de una chapa) que avance dos o tres vueltas sobre sí misma y así tengo la vena interior desplazada... introduciría cierta pérdida de carga, pero aumenta la transferencia.
En fin ahora sí que la hemos liado... bueno, de momento voy a dejar "los muelles" pues ya están dentro del "cacharro".( Lo cual no quiere decir que esté conforme con ello).

[Ketchak]

Tal y como comenta autocrator hace algun tiempo construi unos turbuladores, como les llaman ahora, para mi Nº4.

Con la intencion de romper es dichoso flujo laminar. Los introduci en el interior de los canales de Nº4 que desde hace mucho tiempo tienen 11,75 de diametro.

El resultado me desanimo mucho pq la temperatura no vario en absoluto.
Una segunda prueba con otra configuracion en mi sistema mostro diferencias entre ambos bloques. El que tenia los turbuladores daba un grado mas que el que no los tenia. ¿Porque?
No lo se, es posible que un mejor montaje del que no los tenia o yo que se.

Lo que si que tengo claro es que no valen para nada, es posible que empeoren el rendimiento.
Si nos fijamos en el recorrido del bloque el liquido choca contra 4 paredes mientras recorre su interior. La 4ª no sirve en absoluto pero las tres anteriores generan suficientes turbulencias como para romper el flujo laminar que no creo que se cree en un canal con una longitud tan corta tal y como dice autocrator

Despues de probar todos lo que tengo he realizado el Nº11 con la siguiente idea:

Masa: mucho cobre y que no falte.
Velocidad de paso del liquido: ni un solo giro.
Superficie de contacto: Cuanta mas mejor.

Y cuando lo pruebe supongo que sera otro tanto de lo mismo, no mejorara a Nº4 y el faenon no habra merecido la pena.
No se pq todas las teorias se rompen con las practicas.

Ketchak.
www.devilmaster.cjb.net

[Sauron]

Ketchak, ne te desanimes, ¿qué haríamos nosotros sin tus experimentaciones?, muchas de las cosas que se nos ocurren ya las has probado tú y tenemos una información valiosísima de primera mano.

Sé que hace tiempo estás buscando construir un bloque que mejore el rendimiento de tu nº4 y no lo consigues (o sí?), pero eso no debe echarte para atrás a la hora de buscar nuevas soluciones.

Al hablar del nº11 te refieres a éste que estabas haciendo?

Creo que podría tener buen rendimiento, si bien aúna varios conceptos que a lo largo de este hilo se ha llegado a la conclusión de que pueden favorecer un buen intercambio calorífico: por un lado gran masa de cobre y mucha superficie de contacto y por otro lado un diseño que no ofrece grandes obstáculos al paso del agua, como pueden ser esquinas en ángulo recto.

Respecto a este último punto, creo en mi humilde opinión que, aunque existan bloques con muchas "esquinas" y ángulos rectos en su recorrido interior que, sin embargo, ofrecen un muy buen rendimiento, éste podría ser debido al consiguiente y lógico aumento de la superficie de contacto entre el bloque y el agua, lo cual compensaría positivamente el descenso de rendimiento debido al obtáculo ofrecido al paso del agua.

Creo recordar que hace poco ví por el foro comentarios y fotos de un bloque con diseño interior tipo "caracol", al estilo del O4Pro Magnum pero circular, sin ángulos rectos, creo que esa sería una buena idea también a la hora de hacer un bloque, pero tiene un poco de más dificultad a la hora de hacer su mecanización.

Venga, un saludo

[Ketchak]

Sip, ese es Nº11, el que le sigue al 10

Es posible que ese bloque que mencionas tipo "caracol" sea este:

Solo vi una prueba de el y el resultado era muy bueno pero el autor especifica que el unico medio que tenia disponible para saber su rendimiento era el sensor del socket de su placa base y ese sensor no le inspiraba mucha confianza.
Bueno, ese diseño tampoco ofrece resistencia al paso del agua y ademas es bonito.
Lastima que todos estos bloques con tapa de plexiglas acaben rompiendose, al menos sus fabricantes ofrecen tapas de cobre para solucionarlo.

Ketchak.
www.devilmaster.cjb.net

[dnkroz]

El mejor bloque sería el que estuviera hecho de un cobre que fuera elástico como la plastilina cuando nosotros quisiéramos y así poder experimentar todo lo que se nos ocurra con él… por lo menos sería de los mejores.

[willy]

Gracias por la info:

Por lo que dice Ketchack la idea de las pletinitas enroscadas sobre sí mismas no aporta nada… Así que un problema menos.

Lo de los muelles si puede ser algo más efectivo.. pues su función de generar turbulencias es mayor que en las pletinas (donde si te fijas bien las capas laminares no se ven interrumpidas en su giro y se mantienen en su misma posición relativa) pues coexisten dos corrientes.. la giratoria (muelles) y la de avance longitudinal recto (central) que de seguro crea turbulencias. No obstante el dibujo con los muelles al centro y rayado es más interesente aún...

Una pregunta: ¿habéis probado a dejar rugosas las superficies...? pues el taladrado (fresado) deja el cobre muy pulido... y el agua no se "adhiere" bien a dichas superficies (además se aumenta esta). Una rugosidad alta puede favorecer mucho... tal vez con ataque ácido se pueda conseguir esto... (habría que pensar como sería mejor..).

Bueno, sigo con mi bloque.. estoy en fase de lijado y pulido... y preparando un banco de pruebas para simular un chip.... (fuente lab, resist. 100w. a bloque cobre con sup de core 9x12 mm., sondas, etc). Ya veremos.. que esto lleva una pila de tiempo. je.

[dnkroz]

willy veo que le pones muchas ganas al tema y si te gusta hacerlo, te animo a que sigas adelante con todo el tinglado teórico-práctico. Yo soy de los primeros en disfrutar con esto de la RL mientras me dure la fiebre, de hecho hago cosas que si no fuera así ni me plantearía, ya me dará por otra cosa, pero también te puedo decir que como ya has visto puede llegar a ser hasta contraproducente o por lo menos innecesario el pensar en tantas variables a la hora de hacer un bloque como es el caso.

La efectividad de un bloque está bien buscarla concienzudamente si disfrutas con ello, pero te puedes encontrar con bloques totalmente diferentes dando resultados muy similares. O que cierto detalle a un bloque le va bien y en cambio a otro le perjudica. Hay pocos patrones básicos en los que fijarse a la hora de hacerlo y creo que hay que fiarse más de la intuición y la lógica de cada uno y dejar a un lado las fórmulas y la calculadora por que se puede volver uno loco probando con tanta variable para luego llevarse un pequeño disgusto por que los resultados no son los esperados. Como insinuo con la broma de mi anterior mensaje, lo ideal sería hacer innumerables pruebas con innumerables tipos de bloques y sus variaciones. Todo esto que digo lo hago pensando en el nivel de medios que podemos tener cualquiera de nosotros, para una gran empresa con todo tipo de medios tanto a la hora del diseño, cálculo y construcción, les será mucho más fácil y aún así…ya ves los resultados entre unos y otros. Pienso que no hay un diseño perfecto, si no que puede haber varios igualmente válidos para un mismo fin.

Como ejemplo de todo esto te puedo decir que ayer mismo probé un bloque nuevo y las temperaturas que me da, son tan sospechosamente buenas que tengo que mirar a que se puede deber y no he utilizado ningún programa o fórmula matemática para diseñarlo y me han dado gual las laminaciones en ángulo inverso que se puedan crear en vete a saber donde, por no hacer, ni siquiera he cogido la calculadora para calcular superficies, volúmenes o diámetros. Un simple lápiz, una regla y algo de sentido común, es lo que utilicé para diseñarlo-dibujarlo, bueno, también alguna que otra neurona ;). Es lo que opino, no sé que os parecerá.

[willy]

Me parece estupendo.

Te pido un favor… puedes poner fotos..¿? pues siempre es interesante echar un vistazo.

No me malinterpretéis.. como dije en anaterior msg. no pretendo hacer el mejor.. tan solo mejorar lo que pueda y probar... y si no resulta al menos consigo que TODOS GENEREMOS UN DEBATE SOBRE EL TEMA, de donde seguro aprenderemos...

Lo que comentas es cierto. Ahora mismo yo uso una simple chapa de cobre de 60x45x8 mm. y un tapón de cobre de 22 mm. encima refrigerando (pasando agua). Es decir lo más sencillo que pude hacer.. que llevaba agua... y va bastante bien.. la tª del micro solo está 8 ºC encima del ambiente.. claro que esto no es objetivo pues hay más factores.. (radiador, bomba, potencia a disipar, etc).

Seguiremos con los BLOQUES. Un saludo

[Manux]

Willy viste mi privado, si quieres nos ponemos en contacto y cambiamos impresiones.

Salu2

Manux

[Ketchak]

Una pregunta: ¿habéis probado a dejar rugosas las superficies…? pues el taladrado (fresado) deja el cobre muy pulido... y el agua no se "adhiere" bien a dichas superficies (además se aumenta esta). Una rugosidad alta puede favorecer mucho...

Al principio yo roscaba totalmente los canales con el fin de que se generaran turbulencias, romper la capa laminar ( en aquel entonces no tenia ni idea de lo que eso era) y aumentar la superficie de contacto.
Suponia yo que los hilos de la rosca actuarian como mini aletas disipadoras que favorecerian el intercambio.
Una prueba entre un bloque todo roscado y uno que no lo esta echaron esas teorias al traste. Ambos dan el mismo resultado.

No obstante te animo a que realizes tus propias pruebas.

Ketchak.
www.devilmaster.cjb.net

[dnkroz]

willy totalmente de acuerdo con lo que comentas sobre crear un debate para intercambiar opiniones sobre bloques. ¿Que mejor que eso en un foro de R.L? . Como te dije, te animo a que sigas con la investigaciones. La experiencia es la madre de las ciencias
Si tienes interés en saber como es el interior del bloque de la prueba, puse un foto en la rama Pulir Cobre

De todas formas la semana que viene postearé alguna imagen del bloque al completo y los resultados de temperaturas, tengo que asegurarme antes de algunas cosas.

[Ketchak]

Lo que son las cosas.
Recordais lo que puse en una respuesta un poco mas arriba:

Despues de probar todos lo que tengo he realizado el Nº11 con la siguiente idea:
Masa: mucho cobre y que no falte.
Velocidad de paso del liquido: ni un solo giro.
Superficie de contacto: Cuanta mas mejor.

Hice ese diseño basandome en el bloque de cobre de dnkroz pero un poco a mi manera.
Hoy me encuentro una imagen del que supongo sera el nuevo Maze 4.

No se a vosotros pero a mi me parece muy similar salvando las distancias.
DangerDeen con su maquinaria y yo con la mia

Ketchak.
www.devilmaster.cjb.net