Теплоотвод для процессора

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к системам охлаждения вычислительного оборудования, в котором используются процессоры с низким тепловыделением.
Известен теплоотвод в составе системы охлаждения процессоров на компактных платах [1]. Теплоотвод включает прямоугольное горизонтальное основание, содержащее снизу теплоприемную площадку для снятия тепла с распределительной крышки процессора, а сверху - набор вертикальных теплорассеивающих ребер, и два прямоугольных вертикальных основания, содержащих на боковой поверхности наборы горизотальных теплорассеивающих ребер. Недостатком известного теплоотвода является низкая теплорассеивающая способность, обусловливающая высокое термическое сопротивление «теплоприемная площадка - охлаждающая среда». Этот недостаток имеет две причины: неудачное расположение ребер, затрудняющее конвекцию воздуха между ними даже в случае принудительной конвекции, и высокое термическое сопротивление на пути тепла по горизонтальному и вертикальным основаниям к теплорассеивающим ребрам, создающее значительную неоднородность температуры в элементах теплоотвода.
В качестве прототипа выбран теплоотвод для процессора, включающий плоское основание, на котором имеется основная теплообменная зона с теплоприемной площадкой, контактирующей с процессором, и периферийная теплообменная зона, контактирующая с источником холода, и две тепловые трубы, соединяющие основную теплообменную зону и периферийную теплообменную зону [2]. Тепловые трубы обеспечивают низкое термическое сопротивление между основной и периферийной теплообменными зонами и низкое термическое сопротивление теплоотвода в целом. Недостатком данного теплоотвода является малая поверхность теплообмена периферийной теплообменной зоны, что требует усложнения конструкции системы охлаждения с применением контактных источников холода (холодной плиты с протекающим жидким охладителем или термоэлемента Пельтье) и исключает воздушное охлаждение.
Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в упрощении конструкции системы охлаждения процессора при сохранении высокой тепллорассеивающей способности теплоотвода.
Поставленная задача реализуется тем, что в теплоотводе для процессора, включающем прямоугольное вертикальное основание с теплорассеивающими ребрами, в центре которого имеется основная теплообменная зона с теплоприемной площадкой, контактирующей с процессором, а в углах - периферийные теплообменные зоны, и две тепловые трубы, имеющие L-образную форму и запрессованные в вертикальное основание, центральные части тепловых труб находятся в основной теплообменной зоне вблизи теплоприемной площадки, концы тепловых труб находятся в периферийных теплообменных зонах в углах вертикального основания, а теплорассеивающие ребра расположены вертикально.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен внешний вид теплоотвода для процессора.
Теплоотвод для процессора включает прямоугольное вертикальное основание 1, на котором размещаются теплорассеивающие ребра 2. В центре основания 1 расположена основная теплообменная зона 3 с теплоприемной площадкой 4, контактирующей с процессором. В углах основания 1 расположены периферийные теплообменные зоны 5. Две тепловые трубы 6, имеющие L-образную форму, запрессованы в основание 1. Центральные части тепловых труб 6 находятся в основной теплообменной зоне 3 вблизи теплоприемной площадки 4, а концы тепловых труб 6 находятся в периферийных теплообменных зонах 5 в углах основания 1. Теплорассеивающие ребра 2 расположены вертикально.
Теплоотвод для процессора работает следующим образом. Тепло, выделяемое процессором, через теплоприемную площадку 4 распространяется по площади основной теплообменной зоны 3 основания 1. Поскольку центральные части тепловых труб 6 находятся в основной теплообменной зоне 3 вблизи теплоприемной площадки 4, теплоноситель внутри тепловых труб в их центральных частях испаряется, пар движется к более холодным концам тепловых труб 6, где конденсируется, отдавая скрытую теплоту парообразования периферийным теплообменным зонам 5. Благодаря тому, что эффективная теплопроводность тепловых труб 6 на порядок превосходит теплопроводность материала основания 1, перепад температуры по основанию значительно снижается. Периферийные теплорассеивающие ребра 2 имеют температуру, близкую к температуре центральных теплорассеивающих ребер 2. Благодаря этому, а также вертикальному расположению теплорассеивающих ребер 2 обеспечивается интенсивная конвекция охлаждающего воздуха в межреберном пространстве и эффективный теплообмен между теплоотводом и воздухом.
Таким образом, обеспечивается высокая тепллорассеивающая способность теплоотвода при отказе от применения контактных источников холода, т.е. упрощении конструкции системы охлаждения процессора.
Источники информации:
1. Интернет-ресурс https://www.ixbt.com/news/2017/04/25/akasa-newton-s7-intel-nuc.html.
2. US Patent 9292058, Int. cl. F28D 15/00, Mar. 22, 2016 (прототип).