Руководство по раскрытию потенциала и тонкой настройке воздушного охлаждения персональных компьютеров

Руководство по раскрытию потенциала и тонкой настройке воздушного охлаждения персональных компьютеров

К сожалению простого и универсального рецепта, куда и как прикрутить вентиляторы не существует, аэродинамические процессы внутри корпуса проходят довольно сложные, к тому же сильно отличаются в зависимости от конфигурации и так просто на коленке их не рассчитать. Информация ниже может оказаться полезной не только для оптимизации охлаждения в готовом компьютере, но и при выборе нового корпуса.

п.1 Начну пожалуй со сравнения двух основных схем продува — с преобладанием выдувающих вентиляторов и нагнетающих. Существенных отличий между ними нет, обе способны обеспечить уверенную прокачку воздуха через корпус. Однако схема на выдувающих вентиляторах (так называемое отрицательное давление) сделает это чуточку эффективней, за счет более ламинарного (спокойного) движения воздушных масс. Нагнетающие в свою очередь создают завихрения, которые тормозят и перемешивают воздушный поток и негативно сказываются на производительности. С другой стороны, эти завихрения эффективнее снимают тепло с пассивных радиаторов и прочих греющихся элементов, не располагающих собственными вентиляторами. Таким образом улучшается охлаждение чипсета, оперативной памяти, NVMe накопителей.

п.2 Отбросив нюансы, отрицательное давление на мой взгляд предпочтительней, но это не повод отказываться от нагнетающих вентиляторов. Работая на оборотах ниже выдувных процентов на 20, они практически не будут добавлять шум, при этом заметно помогут им протягивать воздух через корпус, подталкивая его сзади. Или говоря научным языком — уменьшат аэродинамическое сопротивление системы «корпус».

п.3 Вопреки распространенному представлению, в корпусе нет четко выраженных потоков воздуха, работа любых вентиляторов внутри, прежде всего приводит к образованию областей низкого и высокого давления. Движение воздуха обусловлено его стремлением заполнить области с низким давлением (равно как покинуть области с высоким) и происходит это по пути наименьшего сопротивления. Сопротивление в свою очередь определяется влиянием соседних областей высокого и низкого давления, а также расстоянием до вентиляционных отверстий и их площадью. Рассмотрим эти процессы подробнее на примере стандартной двухвентиляторной видеокарты:

реклама

Как можно заметить, наряду со свежим воздухом снаружи корпуса, разряжение под видеокартой будет охотно заполняться её собственным подогретым выхлопом. В отсутствии других вентиляторов, помешать этому может лишь небольшая сила конвекции, тянущая теплый воздух вверх. Улучшить ситуацию призваны корпусные вентиляторы — либо нагнетающий со стороны передней панели, который будет уменьшать сопротивление тяги по этому направлению, либо выдувающий сверху, не давая отработанному воздуху затягиваться обратно:

При этом возникает другая проблема — излишняя перфорация корпуса вызывает паразитную тягу (на рисунке выделено розовым цветом), мешающую вентиляторам выполнять полезную работу, снижая их КПД. Её можно уменьшить, если соблюсти баланс притока и вытяжки (что не в каждом корпусе легко осуществимо), либо устранить, тщательно герметизируя все лишние отверстия.

реклама

п.4 Отдельное внимание следует уделить влиянию близрасположенных вентиляторов друг на друга, ведь это влияние может зачастую оказывать негативный эффект на их производительность. В качестве утрированного примера можно представить два одинаковых вентилятора, которые сложили бутербродом, направив в разные стороны. Они будут крутиться и шуметь, но при этом выполнять нулевую работу по перемещению воздуха. Естественно таких ситуаций в реальных сценариях использования не встречается, однако частичное проявление довольно распространено. Ниже приведен такой пример:

Аналогичные явления можно наблюдать и при вдуве, если один вентилятор установлен на передней панели, а другой на дне. А также с блоком питания, расположенным вентилятором вверх и видеокартой в нижних слотах, с неминуемым ростом температуры обоих компонентов. При перпендикулярной ориентации вентиляторов потери не столь критичны, но нужно учитывать, что во-первых, результирующая производительность будет ниже объема воздуха, который оба могут прокачать по отдельности. Во-вторых, желательно настраивать их на равную производительность, иначе более слабый вентилятор рискует оказаться в роли вентиляционного отверстия для другого, пропуская воздух в обратную сторону, что сводит смысл его применения на нет.

п.5 Основная задача к которой сводится организация вентиляции корпуса — обеспечить системы охлаждения каждого узла компьютера холодным воздухом в объеме равном их расходу (это сколько видеокарта и процессор прокачивают через себя). Хотя зачастую имеет смысл пойти на компромисс и позволить кулеру процессора частично использовать отработанный видеокартой воздух. Дальнейшее наращивание мощности вытяжки не дает почти никакой пользы. Чтобы добиться при этом минимального шума, важно соблюсти два условия — привести шум каждого вентилятора примерно к одному уровню и обеспечить им максимально возможный КПД. И все это полагаясь исключительно на силу своего воображения, моделируя в голове перемещение воздушных масс под воздействием перечисленных в статье факторов. Не самая простая задачка, но надеюсь многим читателям она покажется увлекательной.

реклама

п.6 Дополнения и примечания:

1) Чем большее сопротивление оказывает корпус, тем важнее роль герметизации паразитной перфорации и выходит на передний план такая характеристика вентиляторов (независимо от их ориентации), как создаваемое давление. Факторы увеличивающие сопротивление — глухие передняя панель и дно, массив корзин под жесткие диски в передней части, нагромождение кабелей. Трение воздуха о стенки корпуса тоже создает сопротивление, поэтому в широких корпусах воздуху двигаться немного легче.

2) При преобладании выдувающих вентиляторов, герметизировать в первую очередь нужно вредную перфорацию на крыше и задней стенке. При нагнетающих ровно наоборот.

3) Видеокарты нереференсного дизайна с традиционными вентиляторами формируют вертикальное движение воздуха, поэтому если увлекаться нагнетающими вентиляторами в верхней половине корпуса, они могут вступить в конфликт с СО видеокарты.

4) Чем слабее СО видеокарты, тем больший процент тепла будет рассеиваться пассивным образом с обратной стороны печатной платы. И тут могут подсобить завихрения от нагнетающих вентиляторов, но с учетом предыдущего пункта, работает это только с референсными турбинами.

5) Тягу через панель выводов материнской платы, при отрицательном давлении полностью не устранить, однако у современных плат в том месте установлен кожух, который направляет воздух через радиатор VRM, помогая его охлаждению.

6) Корпуса с единственным вытяжным вентилятором на задней стенке — не приговор для горячих систем, поскольку его КПД можно легко поднять почти до 100%. В противоположность этому, корпуса с верхним расположением БП — настоящее зло. Если поставить туда современный блок, который охлаждается низкоскоростным вентилятором, то в зависимости от оборотов заднего, тяга воздуха через БП рискует приблизиться к нулю, что может привести к разным неприятным последствиям.

Признаки неисправности форсунок бензинового двигателя

Существует две общих неисправности инжектора – нарушение количественного состава смеси и искажение формы факела распыления. Последнее также снижает качество смесеобразования.

Поскольку особую важность представляет качественное соблюдение состава смеси при пуске холодного двигателя, то и наиболее явно проблемы с форсунками проявляется именно в этом режиме.

Инжектор может «переливать», когда клапан не в состоянии удержать давление бензина и переобогащённая смесь откажется воспламеняться, а свечи будут забросаны бензином в жидкой фазе. Такой двигатель без продувки дополнительным воздухом уже не завести.

Конструкторы даже предусматривают специальный режим обдува свечей, для чего надо полностью утопить педаль акселератора и прокрутить двигатель стартёром, топливо при этом полностью перекрывается. Но даже это не поможет, когда закрытая форсунка не держит давление.

Недостатки распыления могут привести к обеднению рабочей смеси. Мощность мотора упадёт, снизится динамика разгона, возможны пропуски зажигания в отдельных цилиндрах, что вызовет зажигание лампы на панели приборов.

Любые отклонения в составе смеси, в том числе и по причине её недостаточной гомогенизации, приведут к значительному увеличению расхода топлива. Необязательно это будет означать слишком богатую смесь, бедная повлияет точно так же, поскольку снизится общая эффективность двигателя.

Может возникнуть детонация, выйдет из теплового режима и разрушится каталитический нейтрализатор, появятся хлопки во впускной коллектор или глушитель. Двигатель потребует немедленной диагностики.

Принцип работы системы охлаждения двигателя в действии

Налаженная работа охлаждения обусловлена наличием системы управления. В автомобилях с современными двигателями её действия основаны на математической модели, в которой учтены различные показатели параметров системы:

температура смазочного масла;

Система управления, оценивая различные параметры и их влияние на работу системы, компенсирует их влияние регулированием условий работы управляемых элементов.

С помощью центробежного насоса осуществляется принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в системе. Проходя через рубашку охлаждения жидкость нагревается, а попав в радиатор — остывает. Нагревая жидкость, сами детали двигателя остывают. В рубашке охлаждения жидкость может циркулировать как в продольном (по линии цилиндров), так и в поперечном направлении (от одного коллектора к другому).

От температуры охлаждающей жидкости зависит круг ее циркуляции. Во время запуска двигателя он сам и охлаждающая жидкость холодные, и чтобы ускорить его нагрев жидкость направляется на малый круг циркуляции, минуя радиатор. В дальнейшем, при нагревании двигателя, термостат нагревается и меняет свое рабочее положение на полуоткрытое. Вследствие этого охлаждающая жидкость начинает течь через радиатор.

Если встречного потока воздуха радиатора недостаточно для понижения температуры жидкости до требуемого значения, включается вентилятор, образующий дополнительный поток воздуха. Охлажденная жидкость вновь попадает в рубашку охлаждения и цикл повторяется.

Если в автомобиле используется турбонаддув, то он может быть оснащен двухконтурной системой охлаждения. Первый её контур охлаждает сам двигатель, а второй — наддувочный поток воздуха.

Смотрите познавательное видео про принцип работы системы охлаждения двигателя:

Принцип работы системы охлаждения

Теперь, когда с устройством системы все понятно можно поговорить и о том, как она работает на практике.

Материал в тему:

— Система охлаждения на ВАЗ 2110: принцип работы и характерные неисправности

Первое, что следует знать любому водителя — никаких настроек в работе системы не предусмотрено – циркуляция является принудительной и происходит безостановочно. Заливку охлаждающей жидкости следует производить в расширительный бачок и всегда следить за ее уровнем, в случае необходимости добавлять жидкость.

Вообще, в системах охлаждения российских автомобилей является тосол – это смесь воды с этиленгликолем или еще некоторыми присадками. Замерзает такая жидкость только при экстремально низких температурах и ей не страшны даже самые лютые сибирские морозы.

Чтобы полностью наполнить систему охлаждения десятки потребуется почти 8 литров тосола. В дальнейшем жидкость нужно будет только доливать и изредка не чаще чем каждые 75 тысяч километров пробега в профилактических целях производить ее полную замену.

Если же говорить именно о том, как работает система, то весь процесс можно для простоты восприятия поделить на несколько этапов:

• Изначально движение жидкости по всей системе обеспечивается в результате работы центробежного насоса. Он расположен в блоке цилиндров и приходит в действие от ремня ГРМ.
• Во время циркуляции по системе жидкость от соприкосновения с раскаленными узлами двигателя нагревается. Тут в работу и включается датчик температуры. До тех пор, пока температура жидкости приемлема она двигается по малому кругу. Когда тосол нагревается уже слишком сильно, циркуляция для обеспечения большего охлаждения переходит на большой круг. То есть фактически, когда открыть дорогу на большой круг решает именно датчик температуры, который путем открытия перепускного клапана может менять направление жидкости.

Обычно перепускной клапан открывается при температуре выше 85 градусов. В это момент из блока цилиндров жидкость попадает в радиатор и начинает обогревать салон машины. В этот момент жидкость еще циркулирует одновременно по малому и большому кругу.

А вот когда тосол разогревается до 102 градусов – жидкость переходит на циркуляцию только по большому кругу. Таким образом, поток воздуха извне и обеспечивает ее охлаждение.

Если же поток воздуха не справляется с охлаждением системы. Датчик температуры дает команду специальному охлаждающему вентилятору, и он тоже включается в работу. Однако если недостаточно даже этого и жидкость в результате сильно нагрева согласно всем законам физики начинает разогреваться – систему спасает расширительный бачок. Излишки жидкости возвращаются в него, а в случае необходимости через специальный клапан направляются обратно в систему. Кстати, именно в этом бачке и следует контролировать уровень жидкости в системе. В случае резкого уменьшения ее объем следует проверить радиатор и трубки на герметичность.

Регулировка ступиц легкового прицепа

Но есть условное среднее значение. Оно составляет от 1,2 до 2 атмосфер. При этом достаточно редко отметка достигает 2 атмосфер. Кстати, поскольку мы говорим о давлении, связанном с жидкостью, применять такую единицу измерений как атмосферы не совсем корректно. На самом деле тут правильно использовать бары. Но поскольку 1 атм равняется 1 Бар, особых проблем с переводом единиц измерения не возникает. Просто знайте, что по отношению к жидкостям используются бары, а в случае с давлением воздуха актуально применять атмосферы. Вот и все.

На показатели давления внутри системы влияет множество факторов, включая используемую ОЖ, правильно разбавленный концентрат антифриза , герметичность ДВС, особенности его конструкции и пр.

Классическая конструкция эжектора

Схема ниже наглядно демонстрирует внутреннее устройство прибора. Корпус эжектора имеет квадратную форму. На корпусе справа прикреплено длинное сопло.

Схема классического исполнения: 1 — область входа вторичного потока; 2 — область входа первичного потока; 3 — область ускорения потока до сверхзвуковой скорости; 4 — область смешения двух потоков; 5 — коническое отверстие сопла — диффузор

Часть сопла, что прикреплена непосредственно к эжектору, имеет форму прямого цилиндра. Наконечник же сопла имеет форму цилиндрического конуса.

В отличие от формы сопла, с левой стороны эжектора закреплён прямой цилиндр, через который выполняется вход первичного потока.

Первая половина цилиндра находится снаружи эжектора, а вторая его половина внутри. Указателем (2) отмечено отверстие цилиндра для входа первичного потока, исходящего из общей массы рабочего вещества.

Конечная часть цилиндра внутри эжектора выполнена как небольшое по размерам сходящееся/расходящееся сопло (3). Именно здесь движущийся поток вещества ускоряется и достигает сверхзвуковой скорости.

Эжектор — классическая конструкция в натуральном виде для применения в составе крупных промышленных установок систем кондиционирования

Вторая входная область цилиндрической формы расположена у основания эжектора. Через этот вход поступает вторичный поток рабочего веществ из испарителя.

Цилиндрическая часть сопла (4) представляет собой камеру смешивания, где объединяются первичный (2) и вторичный (1) потоки. Коническое отверстие сопла (5) называется диффузором.

Принцип работы

Процесс впрыска топлива в топливную систему берет на себя ответветственность подачи горючего вещества в цилиндр или коллектор впуска двигателя. Чтобы разобрать весь процесс работы форсунки, то для начала следует рассмотреть механизм системы подачи топлива. Таким образом, процесс управления подачи горючего вещества немаловажная часть, тем самым обеспечивая работу двигательной системы. Инжекторная система форсунок устанавливается перед тем как расположить заслонку дросселя, именно на том месте старой модели установлен карбюратор.