Leserartikel Durchfluss vs Temp @ Netzradi

[Duke711]

480er
4x 120 mm Lüfter
Umgebungstemp 27 °C

Wen das gleiche für den Kühler interessieren sollte:

https://www.computerbase.de/forum/attachments/kennliniedtddc-jpg.627341/


Jetzt kann sich nun jeder selbst die Fragen beantworten (wie z.B: Einfluss des Schlauchdurchmessers, Durchfluss, etc. auf die Temperaturen)

 

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[Thomas B.]

Und jetzt plotte doch bitte noch die Durchschnittstemperaturen (Einlass und Auslass), damit man sieht, welchen Einfluss der Durchfluss auf die Kühlleistung der Wasserkühlung als Ganzes hat.

 

[Duke711]

Bitte schön.

Optimale Betriebspunkte, max. Wirkungsgrad:

800 rpm ~ 70 l/h
1000 rpm ~ 90 l/h
1400 rpm ~ 130 l/h

 

[Panpira]

Bitte schön.

Danke schön

Erspart einem doch viel Schätzerei. Aber da lag ich mit meinen 120 max gar nicht so daneben. Hatte eh schon überlegt, ob ich noch ein wenig höher gehe. Müsste ich aber meinen Durchflusssensor nochmal ein wenig weiter aufbohren und stundenlang neu kalibrieren.

Hm, was ist stärker, Faulheit oder Frust?

 

[Thomas B.]

Wie kommt denn die Verbindung zwischen Durchfluss und Lüfterdrehzahl zustande?

Aus dem Bauch heraus hätte ich gesagt, es gibt einen Durchflusswert, ab dem es nicht mehr wirklich besser wird, weil der Wärmeübergang zwischen Wasser und Radiator optimal ist. Der zweite Wärmeübergang zwischen Radiator und Luft sollte davon doch abgekoppelt sein - wieso ändert sich also dieser optimale Durchflusswert, wenn die Lüfterdrehzahl verändert wird?

 

[Duke711]

Energieerhaltungssatz:

Qab = Qauf.

Die abgebende Wärme muss gleich der zugeführten Wärme sein, da keine Energie verloren gehen kann, dies bedeutet:

Qw = Massenstrom(Wa) * DT * cp
Ql = Massenstrom(L) * DT * cp

Qw = Ql

Massenstrom(Wa) * DT * cp = Massenstrom(L) * DT * cp

Dann hängt die Leistung des Wärmetauschers noch von der Logarithmischen Temperaturdifferenz ab:

Q = A * k * logDT.

Wenn nun der Massenstrom bei konstanter Leistung steigt, dann sinkt der DT (Qw = Massenstrom(Wa) * DT * cp).

Wenn jetzt aber nun die Temperaturdifferenz innerhalb des Wasserkreislaufes abnimmt, dann steigt aber wiederrum die logarithmische Temperaturdifferenz des Wärmetauscher, da die Temperaturdifferenz zwischen Ausgang/Umgebung nun durch einem steigenden Durchfluss ebenfalls proportional steigt. Des Weiteren steigt mit zunnehmender Turbulenz auch die Variable k:

Q = A * k * logDT. Somit kann nun (logDT und k steigt) mehr Leistung abgeführt werden oder bei konstanter Leistung nimmt die logarithmische Temperaturdifferenz ab.

Nun sollte man aber den Energieerhaltungssatz nicht vergessen:

Massenstrom(Wa) * DT * cp = Massenstrom(L) * DT * cp.

Wenn also der Massenstrom nicht bei konstanten DT angehoben wird, dann kann diese Leistung trotzdem nicht vom Wärmetauscher umgesetzt werden. Darum steigt mit höheren Massenstrom; Wasser und Luft, auch die Wärmetauscherleistung. Dies ist der Grund warum die zwei Massenströme zusammen kolieren. Es geht nicht ohne den anderen.

 

[Thomas B.]

Ich bin mir nicht sicher, ob wir hier nicht aneinander vorbeireden, denn ganz ehrlich: So verstehe ich Samstag abends nur Bahnhof

Ich hatte auf eine logisch nachvollziehbare Erklärung ohne mehrere Zeilen Formeln gehofft, deren Größen ich erst recherchieren müsste, um zu verstehen, was du mir eigentlich sagen willst

 

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[Schaby]

@Luke711
Können die Kurven so passen? Es kann doch nicht sein, dass bei niedrigerem Durchfluss ein besserer Wert erzielt werden kann. Der Wärmeübergang bleibt ja immer gleich. Oder übersehe ich was?

@Thomas B.
Einfach ausgedrückt, je mehr Wärme abgeführt werden kann, desdo mehr provitiert ein System vom Durchfluss. Ab 100l/h ist dass aber zu vernachlässigen. Ob bei einem 1080er Radiator der optimale Punkt bei 200l/h ist, wird höchstens ein paar 10tel Grad ausmachen.

 

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[Schaby]

Klar, aber je höher der Durchfluss wird desdo geringer müsste die DeltaT werden, halt bis auf 0k (was nur in der Theorie funktionieren würde). Er darf auf jedenfall nicht steigen, also bei höherem Durchfluss.

 

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[Schaby]

Die DeltaT bezieht sich ja auf "Vor und Nach dem Radiator". Deswegen muss die Differenz immer niedriger werden, je höher der Durchfluss wird. Da spielt es keine Rolle wieviel Wärme tatsächlich abgeführt werden soll. Und in der dritten Tabelle steigt die DeltaT bei höherem Durchfluss...

Bei den ersten beiden Tabellen bin ich mir nicht sicher, da ja evtl. der Wärmeübergang zwischen CPU->Wasser "schneller" sein könnte als der Übergang zwischen Wasser-Radiator->Luft (Wasser->Radiator sollte min. gleich sein eher Besser wegen größerer Kontaktfläche).

 

[Duke711]

@Schaby

Gut aufgepasst, da habe ich vergessen die Schwankungen zu glätten und Excel daraus dann irgendwas gemacht. Fehler behoben

 

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[Duke711]

Ja so ganz falsch ist deine Annahme auch nicht. In Wirklichkeit würde mit immer steigenden Durchfluss bei gleicher Lüfterdrehzahl auf der Wasserseite die logDT auch wieder ansteigen. Da mit steigendem Durchfluss immer mehr Reibung als Störwärme in den Radiator eingebracht wird. Und um so geringer die Lüfterdrehzahl ist, umso höher ist dieser Effekt. Aber natürlich nicht in diesem Ausmaß wie Excel das dargestellt hat. Darum habe einfach die Linie geglättet, ansonsten hätte ich ein höheres Polynom aufstellen müssen oder eben per Hand nach bessern müssen. Aber man hätte bei 200 L/h sowie so nichts von diesem Effekt gesehen. Aber als genaue Betrachtung wäre das auch wieder nicht ganz richtig, da man diese Störwärme zur Grundlast dazu addieren müsste und dann würde sich wieder eine horizontale Linie ergeben.

 

[Schaby]

Sind das errechnete oder gemessene Werte?

Bei mir höhrts auf, wenn ich den Wärmeübergang berechnen soll, ich meine das jeder Stoff eine gewisse Wärmeleitfähigkeit hat, ist klar. Aber der Übergang von z.B. Kupfer(Kühler) zu Wasser, je langsamer das Wasser fließt desdo mehr Wärme nimmt es auf, wenn das Wasser schneller fließt, verringert sich ja dieser Wert, dennoch erhöht sich der tatsächliche Wärmeübergang im gesammten Kreislauf. Also das Wasser transpotiert bei höherem Durchfluss mehr "Wärme". Kann man das überhaupt berechnen?

Genauso verhält es sich mit Kuper(Radiator) zu Luft. Besonders bei langsam drehenden Lüftern und einem "dicken" Radiator kann man festellen, dass die Luft nur bis zu einem gewissen Grad die Wärme aufnehmen kann, denn schon nach wenigen cm ist dieser Punkt erreicht, obwohl die Luft, nach dem Radiator noch nicht die Temperatur des Radiators erreicht hat. Erhöht man die Drehzahl der Lüfter erhöht sich auch massiv die abgeführte Wärme.

Demnach wird es für jeden Radiator auch eine optimale Luftmenge geben, genau wie beim Durchfluss.

Ich lese gerade:

Da mit steigendem Durchfluss immer mehr Reibung als Störwärme in den Radiator eingebracht wird. Und um so geringer die Lüfterdrehzahl ist, umso höher ist dieser Effekt.

Das ist ein Wert den kann man in einer Wakü nicht berechnen. Mein Bruder hat ein Hauswasserwerk, also eine Brunnenpumpe, die fördert bis. 10000l/h. Nach 20 m beträgt der Wärmeunterschied zwischen dem Grundwasser und das was aus dem Hahn kommt, nichtmal 1/2 Grad. Wobei die Pumpe selber einen Großteil dazu beiträgt. Was hier auch noch fehlt, wieviel Wärme alleine durch das Rohr, welches durch die wärmeren Erdschichten läuft, aufnimmt.

D.h. für mich, dass man hier bei 200l/h von 100stel Grad sprechen kann. Auch wenn der Radiator stärker bremst als ein Rohr. Dennoch fließt das Wasser nicht mit 200l/h an allen Lamellen vorbei, das Wasser teilt sich ja im Radiator. Dazu kommt, es gibt auch Röhrenradiatoren wie den Mora, da ist der Fließwiderstand nochmal geringer.

 

[0-8-15 User]

Die DeltaT bezieht sich ja auf "Vor und Nach dem Radiator". Deswegen muss die Differenz immer niedriger werden, je höher der Durchfluss wird.

Ich dachte das dritte Schaubild beziehe sich auf die Differenz zwischen (mittlerer) Wasser- und Umgebungstemperatur.

 

[Duke711]

Das dritte Schaubild bezieht sich auf eine gemittelte Temperaturdifferenz. Eingang/Ausgang im Verhältnis zur Umgebungstemperatur