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Waterblocks protos à mini-canaux - Page 4/13

Rédigé par David D. - 04/05/2004
Catégorie : Watercooling



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Importance de l'entrée

Un aspect intéressant qui interviendra directement dans la performance d'un bloc est le positionnement de l'entrée d'eau. On ne parlera ici que de la résistance calorifique induite par l'échauffement du fluide lors de la traversée du waterblock et rien d'autre. L'influence de cette entrée sur la forme de l'écoulement (impact de jet, vitesse élevée...) n'est donc pas le sujet d'étude dans ce paragraphe ! Si dans un waterblock à haut débit cette position n'est pas très importante, elle le devient de plus en plus quand la structure d'un bloc ne permet pas d'injecter un débit conséquent sans une grosse pression en entrée.

Pour prendre un exemple, imaginons un processeur qui dissipe 100 W réels dans 2 blocs dont les débits respectifs sont 60 L/h et 300 L/h. Si le fluide est de l'eau à 25 °C en entrée, celle-ci sortira respectivement à 25+1.43 = 26.43 °C et 25+0.28 = 25.28 °C. Si le design du bloc est composée d'ailettes droites toutes simples et qu'on arrive par le côté, l'eau se réchauffe au fur et à mesure de la traversée suivant la courbe verte ou rouge en fonction du débit (schéma ci-dessous). Ca n'est pas linéaire car le flux de chaleur sur les ailettes n'est pas constant et il est plus élevé juste au dessus du core. On va simplifier en supposant que la montée en température est linéaire et en disant que l'eau qui arrive au milieu du canal aura une température augmentée de la moitié de l'écart total entre l'entrée et la sortie, soit respectivement 25+1.43/2 = 25.71 °C et 25+0.28/2 = 25.14 °C. Si l'entrée de l'eau se fait au centre par contre, on aura la température du fluide la plus faible au point le plus chaud, soit 25 °C. Vous voyez donc sûrement où je veux en venir... La différence au niveau de la température du fluide dans le cas d'un débit rapide entre une entrée latérale et une centrale ne nous fera gagner que 0.14 °C sur la température du fluide au point le plus chaud, autant dire pas grand chose. Par contre, si le débit imposé est faible du fait de la structure, cette différence grimpe à 0.71 °C et ça n'est plus si négligeable !

Ces écarts sont représentés par les flèches sur le schéma ci-dessous avec une illustration de l'augmentation de température du fluide lors du passage latéral au travers d'ailettes chauffées uniformément :

On conçoit donc aisément que plus le bloc empêchera le débit de passer, plus l'eau se réchauffera lors de sa traversée et plus l'entrée de l'eau devra se situer à la verticale du point le plus chaud, c'est à dire le centre du bloc en général. Dans l'absolu, une entrée centrale sera de toute façon toujours meilleure que les autres solutions en ce qui concerne la température du fluide, j'insiste ! La façon d'utiliser une entrée centrale pour créer un écoulement rapide c'est encore autre chose qu'il faudrait développer. Je ne dis pas du tout qu'une entrée centrale donnera le meilleur bloc du monde, car si le design et l'écoulement ne valent rien, un simple bloc à microstructures bien conçu avec une entrée latérale éclatera votre bloc à entrée centrale ! Par contre, un bloc à microstructure à entrée centrale sera sûrement meilleur qu'un bloc à microstructure à entrée latérale suivant les débits qu'ils permettent. Le gain de température sur le fluide pourrait, pourquoi pas, compenser une faiblesse de l'échange thermique si le design du bloc à entrée centrale n'est pas très optimisé. C'est un exemple parmi tant d'autres.

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