Berechnung zur Wakü-Thermik

[SteveUrkel]

Hallo,
wer mag, der überprüfe doch mal, ob er auf dasselbe Ergebnis kommt:

Eine CPU habe eine Verlustleistung von 60W und gebe diese auch vollständig an das Wasser ab.

Die Pumpe schafft einen Volumenstrom von 300l/h.

Die spez. Wärmekapazität des Wassers ist 4,18 kJ/(kgK).

Dichte des Wassers: 1 kg/l.

Beim Durchstömen des Kühlkörpers komme ich auf eine Temperaturerhöhung des Wassers um nur 0,172K.

Kann das sein, so wenig nur?

[hera]

...so wenig nur:

du fährst aber das wasser wohl im kreis und so wirds dann schon ein wenig wärmer.

[SteveUrkel]

Schon klar.
Es ging mir nur um die Tempdiff. unmittelbar vor und nach dem Kühlkörper.

[TONI_B]

Die Rechnung stimmt!
Wie du aber selber schreibst: "...gebe diese (Wärmeenergie) auch vollständig an das Wasser ab..."
Dies wird aber nie der Fall sein! Kühlungen zu berechnen mit strömenden Medien ist nicht ganz so einfach (Wärmeübergangszahl, Reynoldszahl usw.). Ein HTL-Maschinenbauer sollte das wissen - ist keiner unter uns?
Vom Gefühl her würde ich aber auch sagen, dass sich die Wassertemperatur nur minimal erhöht (vielleicht 1-2K). In einem geschlossenen Kühlkreislauf muss aber diese Wärmeenergie, die nun im Wasser gespeichert ist, wieder über einen geeigneten Wärmetauscher (Radiator) abgegeben werden, sonst steigt die Temperatur des "Kühlwassers" immer mehr an.

[Loewe]

Also:

Für die Abkühlung von 1dm3 Wasser um 1K benötigst du:

1K/0.86K/Wh=1,16Wh *3600s =4180J= 4,18kJ.

Wenn du also die Leistung eines Peltierkühlsystem berechnen willst brauchst du die Wärmeleistung der CPU (Verlustleistung) und die Kälteleistung des Peltiers.
Der Volumenstrom des Wassers bei einem solchen Kühlsystem ist sekundär.Das einzige wieso ein schneller Volumenstrom von vorteil ist das das Wasser die Wärme fals das Transportsystem (Röhren) nicht gut Isoliert ist die Umgebungswärme annimmt.
Da das Wasser (fast) der Beste Wärmespeicher ist, aber ein absolut schlechter Wärmeleiter, spricht ein Langsamer Volumentransport wieder für sich.
Ist aber nur Theorie und in der Praxis kaum bemerkbar.

In deinem Beispiel kannst der Volumenstrom zb. kleiner machen, dann ist die Temperaturdiferenz (eintritt-Kühler-Austritt) auch grösser, die Kühleistung bleibt jedoch dieselbe.

Wenn Fragen über berechnungen hast, dann Frage.

[SteveUrkel]

Hallo,
also ich habe diese Rechnung nur angestellt, um zu beweisen,dass

1. die Behauptung, <<je höher die Pumpleistung desto kühler die CPU>> in der Größenordnung einige 100 l/h einfach falsch ist (bzw. innerhalb der Messtoleranz liegt) und

2. ein Kühlmedium, mit schlechterer Wärmekapazität (2-3 kJ/(kgK)) die CPU Temp nur marginal verschlechter - eine hinreichend großer Volumenstrom vorausgesetzt.

Oder anders ausgedrückt: eine geringere spez. Wärmekapazität des Kühlmediums kann durch einen höheren Volumenstrom ausgeglichen werden.

Mir ist schon klar, dass dieses Rechenmodell stark vereinfacht ist. Aber an den obigen Aussagen ändert das nichts.

@ TONI_B
Sobald die CPU Temp nicht weiter steigt hat sich ein Gleichgewicht eingestellt, in dem die CPU ihre gesamte elektrische Leistung als Wärme an die Umgebung abgibt, nicht alles ans Wasser, das ist richtig, aber der allergrößte Teil schon. Alles wandelt sich schließlich irgendwann in Wärme um.

@ Loewe
An Peltierelemente u.Ä. habe ich dabei noch gar nicht gedacht, auch nicht an Kühlmittel, die mittels Kompressor die Energie beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand nutzen.

Aber ein interessantes Thema ist es schon.

[dleds]

Original geschrieben von SteveUrkel

Beim Durchstömen des Kühlkörpers komme ich auf eine Temperaturerhöhung des Wassers um nur 0,172K.

Kann das sein, so wenig nur?

ind der Praxis ist dieser wert rein teoretisch doch kleiner oder???...ahb ich da nen Denkfehler...dabei müßte der Kühler dann einen Rth von Rth 0,0 haben

[LouCypher]

Fehlt hier nicht die flussgeschwindigkeit im kühlkörper, die wasser temp, die oberfläche und das material des kühlkörpers? Das es zwischen 300l/h und 600l/h keinen messbaren unterschied gibt kann ich dir auch so sagen. Habs selber mal getestet und eine graphik erstellt (da hatte ich noch keinen job ) Wenn ich mich recht erinnere gabs zwischen 15l/h und 30l/h den grössten unterschied (cpu war am kühlsten), 60l/h hat noch ein/zwei grad gebracht, danach wars mehr oder weniger wurscht.

[Meister WB8]

Original geschrieben von SteveUrkel

Dichte des Wassers: 1 kg/l.

da hat einer in Physik Mechanik bzw. Strömungstechnik aufgepasst

[SteveUrkel]

@ Meister WB8
Ich finde schon, dass man die Dichte des Kühlmediums erwähnen sollte. Die spez. Wärmekapazität ist nämlich massenspezifisch und im Kühlkreislauf habe ich nun mal ein vorgegebenes Volumen und keine vorgegebene Masse. Dass die für dest. Wasser nun mal =1 ist dafür kann ich ja nichts.
Auf jeden Fall brauche ich aber die Einheit der Dichte, damit hinterher auch 'Kelvin' raus kommt.

Manche Leute schreiben auch: 1h*60=60min.
Genaugenommen muss es aber heißen: 1h*60(min/h)=60min, so trivial das auch sein mag.

P.S. Gibt's hier keinen Formeldeitor?