¿El grosor de la placa de transferencia del disipador de calor es importante?

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Estoy diseñando un bloque de agua para un sistema de refrigeración líquida. Será acrílico en 5 lados y cobre en el lado que se conecta al disipador de calor / ventilador de la CPU. En lo que estoy desconcertado es el grosor del lado de cobre del bloque.

Una lámina más gruesa de cobre puede contener más energía de calor total, pero una vez que el sistema alcanza el equilibrio, el calor aún debe ir a alguna parte, por lo que estoy limitado por la interfaz térmica entre el agua y el cobre, y luego el cobre y el disipador térmico . Así que mi instinto es que el grosor no importa. Sin embargo, a menudo veo que los bloques de refrigeración anunciados en línea tienen placas de transferencia de cobre extremadamente gruesas, por lo que me pregunto si esto es realmente una especificación importante.

Comprendo que si mi bloque de agua es más grande que el área de contacto del disipador de calor, una placa más gruesa ayudará a transferir más calor al disipador de calor, pero en este caso, suponga que el bloque de agua, la placa de transferencia y la interfaz del disipador de calor son todos mismo tamaño.

¿Realmente importa el grosor de la placa de transferencia cuando se coloca entre el refrigerante y el disipador de calor?

    
pregunta Nicholas

5 respuestas

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Consideremos lo que hace el grosor de la placa metálica

a) Lo hace rígido, por lo que el contacto CPU-metal es bueno
b) Está extendiendo el calor lateralmente desde la CPU a las áreas en contacto con el agua. c) Está impidiendo el flujo de calor de la CPU al agua

(a) está diciendo que tiene que ser lo suficientemente gruesa mecánicamente, digamos al menos el 10% de su ancho.

(b) y (c) tomados en combinación dicen que si es más grueso que el espacio entre el borde del contacto térmico de la CPU y el borde del contacto con el agua, entonces no mejorará las cosas haciéndolo más grueso. Sin embargo, ese es un límite superior, una placa más delgada aún puede conducir una cantidad adecuada de calor.

No es un límite superior duro, ya que una hoja más gruesa impedirá muy poco el flujo de calor, más un límite económico por encima del cual no hay ganancia de rendimiento. Sin embargo, puede que haya un incentivo económico para que el fabricante use una placa muy gruesa, ya que entonces puede anunciar que usa 'una placa muy gruesa' (por lo que debe ser mejor, ¡no debería!)

Donde Ww es el ancho del contacto de agua, y Wc es el ancho del contacto de la CPU, la placa debe tener al menos 0.1 * Ww de espesor, sin necesidad térmica de que sea más gruesa que 0.5 * (Ww-Wc ) grueso.

    
respondido por el Neil_UK
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Algunos factores a considerar.

  1. La resistencia térmica sería grande o con un lugar más grueso, todo lo demás sería igual.

  2. Sin embargo, lo importante que es el contacto de las placas con el disipador térmico. Una placa más gruesa puede mantener un mejor contacto en un área más amplia, lo que reduce la resistencia térmica.

  3. También una placa más gruesa puede disipar el calor de manera más uniforme en un área más amplia dentro de la placa, reduciendo la resistencia térmica.

....

La realidad es probablemente un compromiso de esos factores, y dinero, espacio, peso, ....

    
respondido por el dannyf
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La placa más gruesa es más que la capacidad de calor. La capacidad solo es importante para las condiciones iniciales. En estado estable, proporciona un camino corto para la energía entre el elemento caliente en un lado y cada aleta en el otro lado. A veces es lo que marca la diferencia entre "todas las aletas son efectivas" y "solo el 10%, las que están adentro son efectivas y otras no hacen nada". Si su placa se vuelve demasiado gruesa, puede usar tubos de calor, que transfieren el calor mucho mejor que incluso el cobre.

    
respondido por el Gregory Kornblum
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Dibuja una cuadrícula de cuadrados de cobre. Calcula la resistencia térmica de cada cuadrado. Defina la región de calor de entrada (probablemente un 10% o 20% del ancho total). Calcule los #squares por los que debe fluir el calor, para llegar a las aletas o, de lo contrario, se pondrá en contacto con el agua de refrigeración. Experimenta con el espesor.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el analogsystemsrf
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Sí lo hace.

Cada material tiene una resistencia térmica por unidad de espesor. Por lo tanto, cuanto más gruesa sea la placa de cobre, más temperatura delta se mantendrá en esa placa a una tasa de transferencia de calor dada.

El cobre tiene una conductividad térmica de 401 W / (m K)

O para ponerlo en una forma más legible, la temperatura a través de la placa aumentará 0.0025 Celcius por milímetro de espesor por cada vatio que intente pasar a través de 1 metro cuadrado de placa.

No sé si eso hace una gran diferencia de frijoles en tu aplicación.

Como se mencionó en otra parte, la placa más gruesa ayuda a distribuir el calor de manera más uniforme a través de la capa de interfaz del dispositivo / disipador de calor.

    
respondido por el Trevor_G

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