Ученые Томского политеха поставили точку в вопросе об эффективности звукового воздействия на системы капельного охлаждения. Эксперимент показал, что заставлять капли воды колебаться с помощью динамиков для спасения электроники от перегрева бессмысленно. Прибавка к скорости отвода тепла оказалась настолько мала, что ее можно не принимать в расчет, сообщает пресс-служба вуза.
В современном мире остро стоит проблема перегрева современных серверов, процессоров и систем хранения данных. Один из самых изучаемых способов борьбы с лишним теплом — микрокапельное охлаждение. Технология строится на простом принципе: жидкость попадает на раскаленную деталь, мгновенно испаряется и забирает с собой огромное количество энергии. Считалось, что если заставить каплю вибрировать звуком, то внутри нее возникнут дополнительные потоки, которые ускорят кипение. Гипотезу проверили в лаборатории.
«Мы предположили, что при совпадении частоты звука с собственной частотой капли возникнут интенсивные внутренние течения, и испарение пойдет быстрее. На практике метод не сработал. Отдельная капля при разбрызгивании и так снижает температуру поверхности лишь на 2°C, а в реальном оборудовании это несущественно. Акустическое поле дает прирост эффективности теплоотвода максимум на 4%», — объяснил профессор Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ Семен Сыродой.
В ходе опытов исследователи использовали дистиллированную воду. Капли диаметром два, три и четыре миллиметра помещали на металлическую пластину. Ее разогревали до температур от 60°C до 90°C, имитируя работу горячей микроэлектроники. На жидкость воздействовали монохромным акустическим полем, проще говоря — ровным однотонным звуком с частотой 60 Гц. Процесс снимали на высокоскоростную камеру, а температуру подложки отслеживали термопарами.
Самым заметным эффект был на пике нагрева. При 90°C вибрирующая капля испарялась на две или две с половиной секунды быстрее. Однако на охлаждение самой пластины это почти не влияло. Дополнительный вклад звука в снижение градуса составил лишь около 0,2°C в отдельных режимах.
Провал гипотезы ученые объяснили физикой процесса. Тепло от пластины поступает к основанию капли быстрее, чем жидкость успевает его рассеять даже с учетом вибрации. Капля скорее стабилизирует температуру крошечного участка под собой, но не охлаждает его интенсивно. Колебания поверхности и слабые внутренние потоки не могут заметно изменить этот баланс. Исследование провели сотрудники Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Инженерной школы энергетики ТПУ.
