'Smart heat pipe'-concept koelt met methanol

Onderzoekers van de Sandia National Laboratories in Albuquerque hebben voor het Amerikaanse Leger een zeer bijzondere koelingsmethode ontwikkeld. Samen met de specialisten van het Georgia Institute of Technology wordt er gewerkt aan producten voor de koeling van militaire apparatuur. De zogenaamde "Smart heat pipe" is een eenvoudige platte koperen plaat waarin kanaaltjes lopen van 7 micron dik (ongeveer de dikte van de groeven in het lijnpatroon van een vinger). Door die kanaaltjes stroomt vloeibaar methanol. Als de plaat op de processor bevestigd is, wordt de vloeibare methanol door capillaire werking naar de hete gedeelten bij de processor getrokken.

Door de hitte verdampt de vloeistof. Het hierdoor ontstane gas heeft juist de natuurlijke neiging om zich van de hete plek te verwijderen waarna het op een koelere plek zal afkoelen. Als de gasvormige methanol afkoelt condenseert het weer, en het koelingsproces begint weer opnieuw. Het komende jaar zal er nog een hoop getest moeten worden, de werkelijke effectiviteit is nog niet zo goed te meten. Het produkt zal echter niet zo moeilijk te maken zijn omdat er gebruik gemaakt wordt van bekende technieken:

"It's hard to define the efficiency of the heat pipe," he says. So further testing and optimizing work will need to be done over the next year. However, he notes that the production of the smart-pipe system doesn't require any complex machinery. "It uses existing tools and photolithographic technology,"says Rightley. "So, they're relatively easy to make." What's more, the flat heat pipe plates can be made to fit any design constraint - such as the tight spaces of a thin laptop or handheld computer.

Afbeeldingen van de Smart heat pipe zijn helaas nog niet beschikbaar.

Reacties (83)

[Capa]

Voor degene die zich afvragen hoe het nou werkt, waar dat gas heen gaat, etc, lees eerst het volledige stuk op de site.
Voor de luie onder ons:

The "smart heat pipe" is a simple, flat copper plate that contains tiny hollow flat channels. The "pipes" measure about 7 microns thick — about the depth between the individual ridges of a human fingerprint — and carry liquid methanol.

When the plate is bonded to the microprocessor, the methanol is drawn to the hot spots by capillary action, much like the way kerosene travels up a wick. The heat vaporizes the methanol into gas, which naturally moves away from the hot spots.

The gas can be directed to take the heat to cooler spots — say the sides of the plate. As the gas cools, it condenses back to liquid and is drawn back to the hot spots to start the cooling process over.

[Verwijderd]

Wat zitten jullie nu te zwammen over explosiegevaar of brand.......ontploft je auto of bromfiest ook als ie heet word??????ik denk dat hier toch wel wat knappe koppen aan gewerkt hebben.......

[Verwijderd]

Misschien lijkt het hierop:
http://www.thermacore.com/thermabase.htm

Boven de hete core zit een 'kamer' en daarop weer een koeler. De vloeistof/gas-combinatie in de kamer verspreidt de warmte sneller dan massief koper. Er ontstaan nu minder 'hot spots'.
In plaats van een kamer gebruiken ze fijne kanalen?

Filmpie

edit: punt weggehaald

[Verwijderd]

pas je url ff aan
puntje weghalen.

wel interresante link...

[Verwijderd]

volgens mij is het bijzondere aan deze methode dat het met capilaire werking werkt, dus niet afhankelijk van zwaartekracht. dit betekend dat je het in een draagbaar apparaat kan gebruiken ipv eentje die altijd met dezelfde kant naar boven staat.
volgens mij werd dat nog niet helemaal duidelijk uit het bovenstaande verhaal.

[Verwijderd]

dat is opzich wel een interresante manier van koeling alhoewel ik niet denk het supper effectief is, het verplaats de warme lucht naar een koelere plek, hierdoor zal de gemiddelde tempratuur dalen, maar niet drastisch..

[RetepV]

Een paar graden misschien, de warmteoverdracht van de core naar de koeler zal beter worden. Maar alle beetjes helpen, en als het in de vorm van een heatspreader komt hoef je er zelf niets aan te doen.

Overigens heeft Constantino ook een point. Er zal nog steeds een ventilator op moeten om genoeg lucht langs de koeler te laten lopen om de warmte goed te kunnen verdrijven.

Lucht is in conventionele koelingen (CPU koeler) namelijk het gas wat rondgeblazen wordt. Het wordt bij de procesor opgeward, waarna diverse ventilators zorgen dat het buiten de kast komt.

Het apparaatje doet niet veel anders dan een peltier doet. Met een peltier wordt je processor ook niet koeler als je er niet een grotere fan op zet (of waterkoeling).

Een peltier zorgt er wel voor dat de warmteoverdracht tussen de processor en de koeler beter wordt, en dat zal dit apparaatje dan ook doen.

Warmte verdwijnt niet zomaar, warmte moet toch echt afgedreven worden, en je kunt warmte alleen maar sneller of minder snel verdrijven.

[Verwijderd]

maar een peltier element vreet stroom en produceert zelf ook nog eens een bult hitte.........volgens mij heeft dit systeem geen stroombron nodig...muv de eventuele ventilator

[aatos]

Het verplaatst niet de warmte naar een koelere plek, maar juist naar een warmere plek (het warme eind van de heatpipe). Omdat er daar een groter temperatuurverschil ontstaat tussen het warme oppervlak en de lucht, en er een groter koeloppervlak beschikbaar is, wordt de warmte sneller overgedragen aan de lucht. Hierdoor is een relatief groot vermogen toch passief te koelen.

[MrRobot]

Methanol op een hittebron, lijkt me spannend

[Verwijderd]

Alleen als het reageert met zuurstof.

1. Echter in dit soort systemen wordt gewerkt in een bijna vacuum... Geen reaktie dus..

Overigens wordt er sinds geen Freon gebruikt mag worden in koelkasten ook met brandbaar gas gewerkt. Maar door de zo geringe hoeveelheden en de hoge ONDERdruk is het gevaar nog lager als een zakaansteker van Bic (welke werkt op basis van overdruk bij een vullingspercentage van 85%)...

2. Iets wat verdampt, heeft ook volume nodig om uit te kunnen zetten, daarom is nooit het volledige volumte gevuld...

3. Ze hebben het over beweging van warme naar koude plekken: echter beweging kan alleen maar als er ruimte is om te bewegen -> dit is je 3e logische redenering waarom in een 10cc ruimte nooit 10cc koelvloeistof/gas gaat...

[aatos]

ad 1. Bij heatpipes wordt niet per definitie gewerkt met superlage druk. De kunst is om de druk zo te kiezen dat het kookpunt van de vloeistof die je gebruikt net boven de omgevingstemperatuur ligt. Voor methanol ligt het kookpunt bij normale druk ergens tegen de 65 graden C, om dat kookpunt omlaag te krijgen zal de druk omlaag moeten, maar zeker niet tot bijna vacuum.

ad 2. De ruimte is gevuld met een vloeistof/gas mengsel. Het is niet alsof er delen van de ruimte 'leeg' zijn. Er treedt een voortdurend proces van zowel verdamping als condensatie op, waarbij de druk ongeveer gelijk blijft.

ad 3. Er is geen lege ruimte nodig om te bewegen. Vul een fles volledig met water en lucht ofzo, schud en je zal zien dat het gewoon beweegt.

Verder in het algemeen over dit nieuwsbericht: Wat is het nieuws? Heatpipes zijn er al tijden, ze worden ook al lange tijd toegepast, wat is nu precies de innovatie?

[typhon]

Het klopt dat er geen ruimte nodig is om te bewegen.Anders zou er in een dichte kamer met lucht niets kunnen bewegen omdat er overal lucht is .....

Het is dus innovatief omdat de warmte nog sneller getransporteerd wordt dan in gewone heatpipes. En het is goedkoop te produceren. Dat methanol kruipt gewoon naar een koele plek om af te koelen en vervolgens weer terug gedrukt te worden door de warme methanol, en het circuleert gewoon door zo. Dit is het zelfde idee als waterkoeling, alleen het is veel kleiner en beweegt uit zichzelf rond en er is dus geen pompje nodig. Het wordt zelfs efficenter omdat alleen het verwarmde methanol wegstroomd. Dit is natuurlijk een erg grof vergelijk omdat deze techniek in een klein ding (b.v. een heatsink) wordt toegepast en wc voor de hele pc toepasselijk is, maar je krijgt een idee .

[KompjoeFriek]

Ik dacht dus wel dat er lucht nodig is hè.

Als een stof (vast of vloeibaar of gas) warmer wordt, zet het uit (op sommige stoffen na)
Methanol dus ook.
die druk moet toch ergens opgevangen worden, (door bv lucht) anders dan klapt je heatsink ineens uit elkaar
ooit geprobeerd met een fles bier in de vriezer? (zonde)

edit:

Methanol-damp = Methanol+lucht

[memphis]

Als RC racer kan ik je zeggen dat methanol en nitromethaan bij verbrandingsmotoren ook een koelend effect hebben hoe snel het ook in de fik vliegt.

Het verdampt veel sneller, door die snellere verdamping ontstaat er een koeling, hetzelfde als je bv. een gasfles open zet dan zal er bij de uitgang zelfs ijs ontstaan.

[Verwijderd]

Zolang er geen zuurstof bij komt ontbrandt het niet

[Verwijderd]

very offtopic
het zou misschien nog wel kunnen detoneren, (ontploffing zonder zuurstof, zie ook tnt/c4 etc.)
/very offtopic

je hebt natuurlijk altijd een heatsink nog nodig, alleen is dit dus een heatspreader... zit ook op sommige PIV toch?

[0rbit]

Zo'n ontploffing is ook gewoon een reactie; En wel een reactie waar heel veel gasvormige stoffen gemaakt worden. In het geval van (bijna) pure methanol lijkt me dit onmogelijk...

[Verwijderd]

Meestal geen explosieve reacties, zolang er geen zuurstof is voor de reactie om precies te zijn. Dus in een volledig luchtdichte granaat kan men ook explosieve reacties maken, want men kan chemisch gezien zuurstof in de explosieven steken. bv. C4-formule = C3H6N6O6 en O6 is toch een hoop zuurstof...

[Verwijderd]

't is echt wel een gesloten systeem hoor........
"Lijkt me handig benzine bij een ontstekingsbron" (Hoe werkt een motor ookalweer?)

[MrRobot]

"Lijkt me handig benzine bij een ontstekingsbron" (Hoe werkt een motor ookalweer?)

(er vanuit gaande dat dit een reactie op mijn grappig bedoelde opmerking is)
Ik geloof niet dat het hier de bedoeling is om iets aan te drijven zoals bij een auto, dus snap ik je opmerking niet.

[Verwijderd]

Jammer dat je grappig bedoelt moet neerzetten, geeft aan dat het niet echt grappig (bedoelt) is dus, vandaar mijn reaktie

[MrRobot]

Vond de smily vrij duidelijk.

[Verwijderd]

"Lijkt me handig benzine bij een ontstekingsbron" (Hoe werkt een motor ookalweer?)
dan zul je toch ook weten dat er een tank van zo'n 40 liter onder een auto hangt, zwaar explosief, die ook verbonden is met de verbrandingsmotor (ok via een spuitmechanisme, maar goed).
Maar ontploffen auto's hierdoor standaard? ....

Ik neem aan dat men in het leger wel degelijk goed uitkijkt of iets niet vanzelf explodeert/ontvlamt en dat men dit dingetje wel redelijk robuust uitvoert.
En als er 1 business is die nogal wat risico loopt op 'beschadiging van apparatuur' dan is het wel binnen het leger ....

[Verwijderd]

Benzine ontploft niet, benzine damp ontploft.

[kodak]

Het schijnt ontwikkeld te worden voor militair gebruik. Daar zijn ze wel gewend met 'spannende' situaties te leven.

[Chakotay]

De groeven van een vingerafdruk 7µm? Volgens mij zijn die dingen toch echt groter... Of ben ik nou gek?

[Verwijderd]

De kleinste voorwerpen die op je netvlies nog een scherp beeld opleveren zitten rond 0,1 mm. Dat zou betekenen dat volgens de auteur van dit nieuwsbericht de groeven in onze vingers niet zichtbaar zouden zijn. Dit is uiteraard niet waar. Ik schat ze op ca. 0,2 mm .

[jp]

Je hebt gewoon goede ogen...

[Verwijderd]

Heb je vast geen Methanol gebruikt

[YouKnow]

volgens mij moeten die inderdaad groter zijn... wij kunnen ze zien, volgens mij zijn ze ongeveer 1/10 mm

[constantino]

Ok en hoe wordt dat gas dan afgekoeld ? Dat warm gas moet toch ergens naartoe ? Ok naar de bovenkant maar wat is er daar om het af te koelen ?

En als het de bedoeling is dat het ergens anders gekoeld moet worden is een conventionele heatpipe toch ook goed , in koper bv , zal wel goedkoper zijn dan zo een speciale techniek.

[Verwijderd]

hmmm passieve cooler net buiten het heetste punt, waarna de afgekoelde methanol weer wordt aangezogen door de verhitte, dat cirkeltje gaat zichzelf controleren. Echter moet wel worden onderzocht wat de meest ideale temperaturen zijn waarin de methanol en 'smart heat pipe' optimaal presteren.

Zou wel gaaf zijn als we in de toekomst geen lompe lawaaierige ventialtoren, stroomvretende peltier elementen en waterkoelblokken meer nodig hebben... Methanol verdamt nogal snel als het lekt en water in je pc door een lek....

[constantino]

Voor degene die zich afvragen hoe het nou werkt, waar dat gas heen gaat, etc, lees eerst het volledige stuk op de site.
Voor de luie onder ons:

Ik zou geen vragen stellen zonder dat stuk ten minste eens te lezen.
Maar als jij het dan toch zo goed weet vertel me eens hoe de warmte van de bovenkant van de heatpipe weggaat ? Het is niet omdat het gas de warmte wegneemt de warmte verdwijnt he. Volgens mij ben jij te lui om de replys te lezen want er is niemand die vraagt hoe de warmte weggeraakt van de core.

[Not_Disclosed]

De heat-pipe is een methode om warmte snel te transporteren. De vloeistof trekt door natuurlijke processen naar de warmte toe. De damp trekt naar de koelere plaatsen toe.

De processorcore is in dit geval de warmste plek. De uiteinden van de pipe zijn de 'koudste' plek. Verdampen kost warmte (dus de core wordt gekoeld) en het condenseren levert warmte op. De warmte welke ontstaat bij het condenseren wordt weggevoerd door geleiding door metaal welke weer uitloopt in koelvinnen. Deze geleiding vindt natuurlijk ook plaats bij 'klassieke' koelers. Een heat-pipe is wel efficienter in het wegvoeren van de warmte waardoor de processor beter gekoeld wordt. Hierdoor wordt de warmte sneller weggevoerd van de core (de plaats waar warmte het schadelijkst is). De totale hoeveelheid warmte om af te voeren blijft gelijk, er is alleen geen (of een kleinere) blazer nodig om de warmte van de koelribben af te voeren.

Heat pipes have an effective thermal conductivity many thousands of times that of copper.

edit:
Uitleg iets uitgebreid

[Verwijderd]

Naast het (marginale) gevaar dat de methanol gaat lekken en in de fik vliegt denk ik dat het minder fijn is dat er oplosmiddel over all je componenten in je PC druipt.

Dan is het overigens nog maar de vraag hoeveel Methanol ze willen gaan gebruiken. Als ik het zo lees lijkt het me dat de techniek een stuk kleiner gaat worden dan Zalman op dit moment gebruikt voor GPU's.

[Verwijderd]

volgens mij is het enige probleem van methanol dat het juist water aantrekt.
methanol over je componenten is niet erg, alleen water (niet de gedisteleerde versie) is niet echt fijn...