电脑主机箱微型空调散热系统的设计

电脑主机箱微型空调散热系统的设计

电脑主机箱微型空调散热系统的设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
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电脑主机箱微型空调散热系统的设计

 电脑主机箱微型空调散热系统的设计

1.4 电脑主机箱微型空调制冷方案的确定
本设计为电脑主机箱的空调系统设计,其空调运行的模型类似于房间空调器,只是在设备的选择上有一定的区别,主要是负荷上的区别。并且不需要像大型建筑的那种空调系统,因此本设计选择的空调系统,分体式空调系统。因为设计本身只有CPU一个部分的负荷,并且负荷很小。故采用此系统。
 
 
第2章 负荷确定
2.1设计资料
CPU AuthenticAMD AMD A8-3870K APU with Radeon(tm) HD Graphics
主板 GIGABYTE(技嘉) - AMD A75/A70M (Hudson-D3/M3)
内存 金士顿 4G DDR3 SDRAM 1600 MHz 
显卡 ATI Radeon HD 6550D (三目通O Desktop LN1)
主硬盘 希捷 1000GB 
声卡 AMD Hudson-2 - High Definition Audio Controller
网卡 RealTek Semiconductor RTL8168/8111 PCI-E Gigabit Ethernet NIC
注:CPU的TDP功耗为100W
2.2电脑主机箱微型空调系统CPU负荷的确定
TDP的英文全称是“Thermal Design Power”,中文翻译为“热设计功耗”,又译散热设计功率。TDP的含义是“当处理器达到最大负荷的时候,所释放出的热量”〔单位为瓦(W),是反应一颗处理器热量释放的指标,应用上,TDP是反映处理器热量释放的指标,是电脑的冷却系统必须有能力驱散的最大热量限度。
TDP是CPU电流热效应以及CPU工作时产生的其他热量,TDP功耗通常作为电脑(台式)主板设计、笔记本电脑散热系统设计、大型电脑散热设计等散热/降耗设计的重要参考指标,TDP越大,表明CPU在工作时会产生的热量越大,对于散热系统来说,就需要将TDP作为散热能力设计的最低指标/基本指标。就是,起码要能将TDP数值表示的热量散出。
例如,一个笔记型电脑的CPU散热系统可能被设计为20W TDP,这代表了它可以消散20W的热量(可能是通过主动式散热手段如使用风扇,或是被动式散热手段如热管散热)而不超出晶片的最大结温。由此可确定设计CPU功耗为100W。
TDP功耗越小越好,越小说明CPU发热量小,散热也越容易。不同的制造商可能对TDP有着不同的定义,Intel和AMD对TDP功耗的含义并不完全相同。因为现在的CPU都有节能技术,实际发热量显然还要受节能技术的影响,节能技术越有效,实际发热量越小。 目前一般桌上型电脑CPU的TDP大概在60~100W左右,而针对移动电脑的CPU在5W ~ 几十W不等。
TDP通常不是芯片能够散发的最大能量(有些意外情况如能源病毒,对CPU进行超频以达到损坏硬件的目的),CPU的TDP并不是CPU的真正功耗,因此,TDP值不能完全反映CPU的实际发热量(CPU的TDP显然大于CPU实际功耗),但TDP却是芯片在运行真实应用程序时所能散发的最大能量。
功耗(功率)是CPU的重要物理参数,根据电路的基本原理,功率(P)=电流(A)×电压(V)。所以,CPU的功耗(功率)等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。而TDP是指CPU电流热效应以及其他形式产生的热能,他们均以热的形式释放。
CPU的功耗很大程度上是对主板提出的要求,要求主板能够提供相应的电压和电流;而TDP是对散热系统提出要求,要求散热系统能够把CPU发出的热量散掉,也就是说,TDP是要求CPU的散热系统必须能够驱散的最大总热量。
现在CPU厂商越来越重视CPU的功耗,因此人们希望TDP功耗越小越好,越小说明CPU发热量小,散热也越容易,对于笔记本来说,电池的使用时间也越长。Intel和AMD对TDP功耗的含义并不完全相同。AMD的的CPU集成了内存控制器,相当于把北桥的部分发热量移到CPU上了,因此两个公司的TDP值不是在同一个基础上,不能单纯从数字上比较。另外,TDP值也不能完全反映CPU的实际发热量,因为现在的CPU都有节能技术,实际发热量显然还要受节能技术的影响,节能技术越有效,实际发热量越小。
TDP功耗可以大致反映出CPU的发热情况,实际上,制约CPU发展的一个重要问题就是散热问题。温度可以说是CPU的杀手,显然发热量低的CPU设计有望达到更高的工作频率,并且在整套计算机系统的设计、电池使用时间乃至环保方面都是大有裨益。目前的台式机CPU,TDP功耗超过100W基本是不可取的,比较理想的数值是低于50W。
TDP一旦确定,就确保了电脑在不超出热维护的情况下有能力运行程序,而不需要安装一个“强悍”,同时多花费添置没有什么额外效果的散热系统。但是在某些特殊的使用场合下,CPU的运行会超出热维护的情况,这时候电脑主机箱微型空调系统就可以发挥它独特的魅力了。
2.3电脑主机箱微型空调系统设计负荷部分
设计对象为台式电脑主机箱
根据CPU负荷和TDP的关系可以知道CPU的负荷为100W。
故该系统设计负荷为CPU+GPU=100W。
 
第3章 制冷原理及制冷剂的确定
3.1基本概念
物质与物态的变化
具有一定质量及占有空间的任何物体称为物质。自然界中物质均是由大量分子组成的,组成物质的分子间有一定的距离,分子间存在着相互作用力,同时分子又处在永不停息的无规则运动中(即热运动)。由于分子间的作用力及其热运动等原因,使物质在常态下呈现固态、液态和气态。同种物质在不同条件下会以不同的状态存在。在物质吸热或放热时,除了其温度变化外还有状态变化,其中,气态变液态过程为冷凝,液态变气态为汽化、蒸发的过程。
制冷系统中则利用专用装置将工质有目的的进行冷凝和汽化直到吸热放热制造出所需要的低温。物质在变化过程中,伴随着吸热或放热现象,这种形式的热量统称为潜热。比如汽化潜热、液化潜热。
3.2 制冷原理简介
3.2.1人工制冷:
冷和热的概念是相对的。在制冷技术中,所谓的冷,是指低于周围环境(水或空气)温度而言的。两种不同温度的物体接触,就会发生传热,热量总是从温度较高的物体传向温度较低的物体,直至两物体的温度相等,热量传递才会停止(这就是自然冷却)。热量绝不会自发从温度较低的物体传向温度较高的物体,这是自然界的客观规律。人工制冷,是指借助于一种专门的装置,消耗一定的外界能量,迫使热量由温度较低的被冷却物体转移给温度较高的周围介质。得到人们所需要的各种低温。这种方法叫人工制冷,这种装置(设备)称为制冷装备(设备)。
3.2.2制冷循环(以蒸汽压缩式制冷系统为例)
四个基本组成
1、压缩机:它的作用是将蒸发器中的制冷剂蒸汽吸入,并将其压缩到冷凝压力,然后排至冷凝器。
常用的压缩机有:活塞式、离心式、螺杆式、滚动转子式、滑片式。
2、冷凝器:
它是一个换热器,他的作用是将来自压机的高压制冷剂蒸汽冷却,并冷凝成液体。是放热过程需用水、空气等介质来冷却。常用-有列管式、套片式、套管式等。
3、节流机构:
制冷剂流过节流机构时,压力由冷凝压力降低到蒸发压力,一部分液体转化为蒸汽。常用膨胀阀、毛细管等。
4、蒸发器:
它也是种换热器。它的作用是促使节流阀流入的制冷剂液体蒸发成蒸汽,以吸收被冷却物体的热量。蒸发器是外输冷量的设备,输出的冷量可以冷却载冷剂(液体),也可以冷却空气或其它物体。常用的---有满液式、干式、套片式等。
 
参考文献
[1]  陆耀庆,实用供热空调设计手册,北京:中国建筑工业出版社,1993
[2]  陆亚俊,暖通空调,北京:中国建筑工业出版社,2002
[3]  赵荣义,明空调设计手册,北京:中国建筑工业出版社,2002
[4]  孙见君,制冷技术,北京:化学工业出版社,2007
[5]  陈航,中央空调通用图纸集粹,北京:中国水利出版社,2005
[6]  李少华,制冷工艺,北京:化学工业出版社,2007
[7]  朱立,空气调节技术,北京:高等教育出版社,2008
[8]  陆航,中央空调通用图纸集粹,北京:中国水利出版,2005
 
 
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