Я полагал, что я хотел бы начать эту тему, как место для совместной работы над погружным охлаждением. Тип погружного охлаждения Меня интересует есть две фазы пассивного полуоткрытый ванны. Ничего себе, что это громоздко. Итак, давайте начнем с основ.

Что такое охлаждение погружения?
Погружение охлаждения представляет собой способ передачи тепла, где устройство для охлаждения (а именно SHA-256 процессор) погружают в жидкий теплоноситель (также называемый рабочей текучей среды). Полезно помнить, что "жидкость" не обязательно означает, что жидкость, "Фреон" является формой рабочей жидкости, хотя большинство людей думают о нем, как газ. Технически даже воздух рабочей жидкости. Радиаторы передачи тепла в пропускании воздуха и вентиляторы насосы, предназначенные для перемещения низкой плотности газа вместо более высокой плотности жидкостей. Большинство людей не относятся к воздушному охлаждению, как погружное охлаждение, но это может помочь понять некоторые концепции, если вы думаете, фреон, воды и воздуха в качестве рабочих жидкостей в теплопередаче.

Является ли погружение охлаждения то же самое, "Водяное охлаждение"?  
С погружением охлаждение тепла передается непосредственно от источника тепла к рабочему телу. В "Водяное охлаждение" рабочая жидкость является потенциально вредной для электроники и, таким образом, проходит через запечатанную петлю, выделенную из источника тепла. Водонепроницаемое водоблок используется для косвенного переноса тепла от источника тепла к рабочему телу. С погружением охлаждения рабочей жидкости должна быть непроводящим, и что в целом ограничивает нас трех семейств жидкостей: деионизированной воды, минерального масла, и фторуглеродных основе жидкостей (а именно Флюоринерте сделанных 3M). Системы Погружение охлаждения имеют более высокую стоимость, чем жидкости водяное но это частично компенсируется за счет исключения отдельных водоблоков.   

Что такое две фазы охлаждения?
Ну давайте начнем с того, что одна фаза охлаждения. В минеральном масле или деионизированной воды системы рабочей жидкости никогда не кипеть или замерзает и всегда остается в одной жидкой фазе. Холодная жидкость нагнетается мимо источника тепла, где тепловая энергия передается к жидкости за счет теплопроводности, который повышает температуру жидкости. Нагретая жидкость затем подают насосом в теплообменник, где он охлаждается и закачивается обратно к источнику тепла. Передача тепла известна как "теплосодержание"И тем больше тепла (тепловая энергия) переносится в рабочую жидкость тем больше его температура повышается. Повышение температуры можно регулировать с помощью скорости потока текучей среды. Чем быстрее скорость потока текучей среды, тем меньше энергия будет передаваться в каждую единицу жидкости и тем ниже повышение температуры будет.

В двух фазе охлаждения рабочей жидкости кипит и, таким образом, существует как в жидкой и газовой фазе. Система использует концепцию, известную как "скрытая теплота" который тепло (тепловая энергия), необходимая для изменения фазы текучей среды. Рабочая жидкость охлаждается только путем кипячения и, таким образом, остается в точке кипения ("температура насыщения"). Энергия передается от источника тепла в рабочей жидкости будет вызывать ее часть, чтобы выпарить в газ. Газ поднимается над бассейном жидкости, где он контактирует с конденсатором, который холоднее, чем температура насыщения. Это приводит к тому, чтобы сконденсировать жидкости обратно в жидкости и падения (дождь) обратно в бассейн. 

Что "открытая ванна" или "полуоткрытая ванна" означает?
Открытая Ванна (иногда более правильно называть полуоткрытой ванной) означает, что резервуар, содержащий источник тепла, рабочий жидкость и конденсатор не сосуд высокого давления. Давление внутри резервуара / контейнер будет примерно таким же давлением, как наружный воздух (<1 разница PSI). Это делает танк проще и дешевле построить и система никогда не под давлением при опасных давлениях. В открытой системе ванны равновесие достигается при наличии конденсатора, способный достаточной передачи тепла для конденсации паров с той же скоростью, что в настоящее время производится путем кипячения. Объем пара остается относительно постоянным и предотвращает повышение давления. Если жидкость кипит при более быстрых темпах, чем конденсатор может конденсироваться его обратно в жидкость, то давление в резервуаре будет расти и пар будет потерян. Это можно предотвратить с помощью предохранительного реле давления.

Почему не используется деионизированная вода (DI)?
Д.И. электрически непроводящий но это не является инертным. Это будет быстро вытащить ионы из окружающего материала до тех пор, пока не достигнет точки, где она становится проводящим, и повреждает охлажденные компоненты. Правильное охлаждение с погружением DI требует дорогостоящих систем ионного обмена и замены ионообменной смолы, чтобы непрерывно удалить накопление ионов в воде. Этот процесс должен постоянно работать, что увеличивает стоимость и система никогда не бывает стабильной. Без технического обслуживания и постоянного осмотра система может позволить накопление ионов, которые в конечном счете разрушает оборудование охлаждаются. В то время погружения охлаждения с DI является жизнеспособным методом он плохо подходит для неконтролируемых сред.

Почему бы не использовать минеральное масло?
Минеральное масло представляет собой единая система охлаждения и фаз для какой-либо значительной тепловой нагрузки потребует активной циркуляции масла через процессоры. Минеральное масло также имеет высокую вязкость и будет нуждаться мощные насосы, способные обрабатывать более высокое давление. Система должна быть тщательно разработаны, чтобы убедиться, что каждый процессор получает достаточный поток. Минеральное масло имеет относительно низкую теплоемкость и теплопроводность, что увеличивает необходимые дебитов и требует использования больших теплообменников. 

Какие типы плотностей мощности возможны?
3М провела эксперименты охлаждения 4Kw тепловых нагрузок с использованием 1 л рабочей жидкости так что в теории плотности тепловой приближающиеся 4000 Вт / л возможно. Ограничение на коммерциализации является то, что существующие сервера имеют относительно низкой плотности энергии (также низкие относительно пределов погружения охлаждения). Даже 3U сервер высокого класса (4 процессора, несколько графических процессоров, 4+ 1200W БП) может иметь только плотность энергии 100 Вт на литр. Однако SHA-256 СИС имеет очень высокие плотности энергии, хотя в настоящее время системы имеет сервера, такие как плотность энергия из-за пределы воздушного или водяного охлаждения. Посмотрите внутри корпуса любого 2-го поколения дизайна ASIC, что занимает много места? Воздух. Фактические ASIC платы очень энергоемким густая однако окружены значительным количеством пустого пространства. Помните, что это использует доски, предназначенные для охлаждения воздуха / воды. Это может быть возможным, чтобы улучшить плотность энергии, сделав заказ компактных плат.

В качестве примера того, что возможно KNCS ASIC платы 225 см2 площади поверхности и использовать ~ 120W. Если плиты были уложены 1см друг от друга, что бы плотность энергии >500 Вт / л. Hashfast печатных плат дизайн (изменяться) еще больше энергии, плотная, 280W мощности в 240 см2. В расстоянии друг от друга в охлаждающем бассейне 1 см друг от друга, что бы плотность энергии ~ 1200 Вт / L *. Другой способ смотреть на нем хэширования плотности. На 1сме расстояния КНЦ бы плотность хеширования >500 GH / л и Hashfast бы > 1500 GH / L.    

* Существует ограниченная информация о высоте зазора ВЧ плат. Если крупные FET радиаторы не вынимаются может ограничить интервал досок в охлаждающем бассейне.

Как охлаждает конденсатор?
Конденсатор может быть охлажден с помощью хладагента непосредственно, а петля воды (гликоль / вода смесь) может быть более гибким и экономичным решением. Цикл воды может быть либо охлаждение с использованием коммерческого охладителя воды или с использованием сухой башни в окружающем воздухе (теплообменник и вентиляторах снаружи). Охлаждающий контур должен будет иметь такой размер, достаточно большим, чтобы передать всю тепловую нагрузку из водяного контура. Преимущество FC-72 по сравнению с другими рабочими жидкостями двухфазных он имеет точку кипения 56C, который позволяет достаточную эффективность при охлаждении с помощью наружного воздуха даже в течение летних временных секретарей для большей части страны. Чем больше разница между входным воздухом (окружающего воздуха наружной температуры) и температуры воды на входе (~ 50 ° С до 56C) означает более эффективный перенос тепла (меньшие вентиляторы, меньше, теплообменника).

Какие рабочие жидкости доступны?
3M делает большое количество синтетических рабочих жидкостей, однако в течение двух фазы охлаждения мы заинтересованы в жидкости, которые кипят ниже пределов температур ASICs. Помните, в два этапа охлаждения жидкости будет оставаться на насыщения температуры (температура кипения) избыточной тепловой энергии удаляется из кипящего, однако температура жидкости будет оставаться в равновесии при температуре насыщения. Это не возможно с двухфазным охлаждения, чтобы иметь температуру меньше, чем температура кипения рабочей жидкости.

3М техническое описание на всех теплоносителей: http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=tttttviZIdW5_y7VPZA_qZ0t2XV62EW9iXut2Xut2tttttt--&п = bro_heattrans.pdf

По этой причине следующие жидкости наиболее применимы:
Novec 7000 - Точка кипения 34C
FC-3284 - Точка кипения 50 ° C
FC-72  - Точка кипения 56C
Novec 7100 - Точка кипения 61C
FC-770  - Точка кипения 95C (вероятно, слишком высокий вне нестандартной конструкции)

Стоимость зависит от поставщика и объема приобретаемой но обычно стоит $ 80 до $ 100 за литр. Fluorinert часто цены на килограмм и имеет высокую плотность (1,6 кг на литр), чтобы принять во внимание, если вы думаете, что вы нашли "по рукам",