Leserartikel Durchfluss vs Temp @ Netzradi

[0-8-15 User]

Also konkrekt:

((Teinlass - Ambienttemp) - (Tauslass - Ambienttemp)) / (log(Teinlass - Ambienttemp) - log(Tauslass - Ambienttemp))

was nahezu identisch mit:

1/2 * (Tauslass + Teinlass) - Ambienttemp

ist und nicht wie von shaby vermutet:

(Tauslass - Teinlass)

 

[Schaby]

Was ist denn die Ambienttemperatur? Das Puzzelteil fehlt mir noch.

 

[0-8-15 User]

Die Temperatur der Luft, die durch den Radiator strömt.

 

[Schaby]

ist und nicht wie von shaby vermutet:

(Tauslass - Teinlass)

Das ist keine Vermutung, diese Behauptung bezog sich auf die Durchflussleistung. Wenn der Durchfluss erhöht wird, bei sonst gleichen Bedingungen, muss sich die DeltaT zwischen Ein-und Auslass des Radiators verringern. Sie kann sich nicht erhöhen.

Ist logisch, dass die Außentemperatur den DeltaT beeinflusst. Das hat aber nichts mit dem Durchfluss zu tun.

Ich wollte wissen wie man bestimmte Faktoren berechnen kann. Ich bin der Meinung dass man das nicht kann.

Cpu erzeugt Wärme, die wird an den Kühler abgegeben,
-erste Variabel, Material und Masse des Kühlers und Kontaktoberfläche mit Wasser. Wasser fließt durch den Kühler,
-nächste Variabel, Wassertemperatur, vieviel Wärme wird an das Wasser bei welchem Durchfluss abgegeben.
-Nächste Variabel, wie wird die Temperatur allein beim durchfließen des Systems beeinflusst, im Gehäuse ist es meist wärmer und außerhalb kälter als das Wasser (sollte zwar keine Rolle spielen, aber wenn man schon mit Reibungswärme ankommt).
-Nächste wäre dann der Radiator und auch die nächste Variabel, denn die Kontakoberfläche ist immer verschieden. D.h. du müsstest eine Zusammenhang zwischen Kontaktoberfläche und abgeführter Wärme berechnen.
-und gleich zu den nächsten Variabeln, Lufttemperatur (ok, ein Thermometer liefert da genaue Werte), Luftmenge die ein Lüfter bringen muss um ein bestimmte Vorgabe zu erfüllen.

Bei dem System passt das so, wechsle ich den Kühler, aus oder nehme einen anderen 480er Radiator oder nehme andere Lüfter wird man auf andere Ergebnisse kommen. Um das zu berechnen musst du den Einfluss der Masse, die Kontaktoberfläche des Kühlers kennen, dann wieviel Wärme das Wasser bei welcher Temperatur (des Wassers) bei welchem Durchfluss, aufnimmt. Beim Radiator ist es genauso und zum Schluss die Lüfter, dafür müsstest man genau wissen wieviel Luft die tatsächlich fördern.

Ist es nicht so, dass die gemessenen Werte in eine Formel gepackt wurden und nicht umgekehrt?

Dennoch sollte klar sein, wie der Durchfluss auf das System wirkt und das Tatsächlich ab 80l/h kaum ein Mehrwert erzielt wird.

 

[0-8-15 User]

Ist logisch, dass die Außentemperatur den DeltaT beeinflusst. Das hat aber nichts mit dem Durchfluss zu tun.

Die Umgebungstemperatur ist konstant und die Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Luft wird vom Durchfluss beeinflusst.

Ich wollte wissen wie man bestimmte Faktoren berechnen kann. Ich bin der Meinung dass man das nicht kann.

Selbst wenn man bestimmte Faktoren nicht explizit berechnen kann, kann man zumindest versuchen, sie näherungsweise zu bestimmen: https://www.solidworks.de/sw/products/simulation/computational-fluid-dynamics.htm

Bei dem System passt das so, wechsle ich den Kühler, aus oder nehme einen anderen 480er Radiator oder nehme andere Lüfter wird man auf andere Ergebnisse kommen.

In dieser Modellrechnung scheint es ja hauptsächlich darum zu gehen, den Einfluss des Durchflusses auf die Kühlleistung eines Netzradiators zu veranschaulichen. Die Lüfterdrehzahl steht stellvertretend für den Massenstrom der Luft.

 

[Duke711]

Das war übrigens mein Anlass

http://www.pcgameshardware.de/Wasse.../durchfluss-foerderhoehe-praxis-test-1163623/

Hier wird behauptet, dass auch 35 L/h kein Problem darstellen und die Minimalempfehlung 60 L/h als Mythos angesehen werden. Der Durchfluss wird einfach plump über mehrere Kühler gesenkt und es gibt auch bei der Messung Ungereimtheiten:

"Selbst in unserem Extremfall steigt der Wert für die CPU-Wasserdifferenztemperatur nur um 2,7 K, der für die GPU sinkt gar um 0,1 K. Dieser scheinbare Widerspruch lässt sich mit der oben erwähnten Temperaturverteilung im Kreislauf erklären"

Ich habe nun mehr den Trend aufgezeigt, dass die verbreitete Minimalempfehlung (60 L/h) nach vor gültig ist und kein Mythos.
Und wie man sieht auch, dass man sogar 90 L/h anstreben kann. Denn bei 35 L/h hat man schon deutlich schlechtere Temperaturen:

35/60 L/h

Aktuelle Kühler ~ - 3K
Radi ~ - 1,5 K

= 4,5 - 5 K schlechtere Temperaturen nur alleine durch einen nicht ausreichenden Durchfluss, und das ist schon beachtlich.

Die Hyperbeln gelten für alle Kühler und Radiatoren im PC Wakübereich nur die Steigung (Verlauf) und Zahlenskala wird sich natürlich verändern. Trotzdem kann man anhand diesen Beispielen seinen optimalen Durchfluss nun selbst bestimmen. Und muss sich nicht mehr auf solche fragwürdigen Aussagen verlassen.

 

[.....]

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[Schaby]

Die Umgebungstemperatur ist konstant und die Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Luft wird vom Durchfluss beeinflusst.

Das hast du etwas falsch verstanden, bzw. hab ich nicht genug ausgeführt.

Der Durchfluss hat generell nichts mit der Leistung zu tun. Nur die GPU/CPU+Kühler, der Radiator, Lüfter+deren Geschwindigkeit und die Außentemperatur haben Einfluss auf die Kühlleistung. Das Wasser ist das Trägermedium. Egal ob ich nun das Wasser mit 20 oder 200l/h durch das System fließen lasse, es verändert nichts an der Kühleistung. Die Temperaturen innerhalb des Systems verändern sich, aber der Radiator wird dadurch nicht mehr/weniger Wärme abführen. Wenn man aber die Außentemperatur verändert, hat das direkten Einfluss auf die Kühlleistung. Und so war die Aussage gemeint.

@Duke711
Ich habe mal bei mir geschaut. Meine im System angeschlossenen Teile: 980Ti, 2700k(4,5 Ghz) Nova 1080 mit 9x800U/min Lüftern. Von 95 auf 160l/h sind bei mir ~0,2k DeltaT zwischen Ein- und Auslass. Niedriger macht meine Pumpe nicht mit.

Das heißt aber, dass ich bei 95l/h schon weit über dem optimalen Punkt liege.

Muss mal sehen ob ich den Schlauch abklemmen kann um den Durchfluss konstant niedriger zu bekommen.

 

[0-8-15 User]

Der Durchfluss hat generell nichts mit der Leistung zu tun.

Egal ob ich nun das Wasser mit 20 oder 200l/h durch das System fließen lasse, es verändert nichts an der Kühleistung.

Doch, das ist ja gerade die Krux an der Sache:

Darum steigt mit höheren Massenstrom; Wasser und Luft, auch die Wärmetauscherleistung.

Ergänzung (24. Juli 2017)

Optimale Betriebspunkte, max. Wirkungsgrad:

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

Das gilt aber nur, solange man die Radiatorfläche konstant hält?

Bei 2 x 480 mm @ 800 rpm läge der optimale Betriebspunkt dann ebenfalls bei ~ 130 l/h?

 

[Duke711]

Das gilt solange man die Leistung konstant hält. Bei mehr Leistung verschiebt sich das zu höheren Durchflüssen. Die Stirnfläche ist egal, die könnte man auch mit einer 1 ersetzen. Die Stirnfläche ist nur ein Skalierungsfaktor. 10 x 1 (10 fache Fläche) = 10 fache Leistung.

Tiefe des Radi im übrigen Standard = 30 mm. Also so gesehen also auch für 2x 480 mit einer Tiefe von 30 mm.

 

[0-8-15 User]

Leistung bezieht sich jetzt aber auf die Kombination aus Radiator und Lüfter?

Wenn man die Radiatorfläche und die Anzahl der Lüfter verdoppelt, dann verdoppelt sich doch auch der Massenstrom(L).

 

[Duke711]

Bei doppelter Lüfteranzahl und doppelter Stirnfläche, bleibt ja der Luftmassenstrom pro Fläche gleich. Mehr Luftmassenstrom pro Fläche = höhere Drehzahl.

 

[0-8-15 User]

Danke, jetzt hab ich es verstanden.

Nachtrag:

Also bei zwei 480 mm Radiatoren in Reihe mit je 4 Lüftern bei 800 RPM und 400 W Leistung, liegt der optimale Betriebspunkt dann doch bei 130 l/h?

 

[Duke711]

Nein bei 800 W. Es bezieht sich alles pro Fläche. Hast Du ursprünglich schon richtig verstanden, alles gut.

Ich wollte ursprünglich noch auf einen anderen Effekt hinweisen:

Und zwar wenn generell immer mehr Leistung immer nur bei gleich bleibenden Durchfluss abgeführt wird. Dann steigt die Temperaturdifferenz innerhalb des Wasserkreislaufes und somit wirkt sich das negativ auf die Leistung des Kühlers aus.
Darum sollte man den Durchfluss unter diesen Aspekt dann erhöhen. Aber das ist nur ein sehr kleiner Effekt. Im Wakü Bereich zu vernachlässigen.

 

[Thomas B.]

Empfehlenswerte Durchflusswerte sind immer eine Streitfrage. Ohne Zweifel steigt die Kühlleistung mit zunehmendem Durchfluss, aber wenn man die Wakü vernünftig auslegt, kann man sie auch mit leiser Pumpe und somit niedrigem Durchfluss problemlos betreiben. Bei mir läuft der Rechner auch mit weniger als 40 l/h - alles eine Frage der persönlichen Zielsetzung. Mir ist leiser Betrieb wichtiger als die größtmögliche Leistung (beziehungsweise: ich würde eher mehr Radiatorfläche nutzen als mehr Leistung über eine schnellere Pumpe zu erzielen).

 

[Schaby]

@0-8-15 User
ich habe nochmal nachgedacht, es stimmt, die Kühlleistung verändert sich, was sich aber nicht verändert ist die abzuführende Wärme. Da hatte ich einen kleinen Denkfehler. Dennoch ist meine Aussage richtig.

Nehmen wir als Beispiel die Werte aus Tabelle 2 mit 800 U/min.

Ausgangsbasis sind immer 400W zugeführter Wärme.

Bei 20l/h ist die Kühleistung des Radiators am höchsten da die DeltaT zwischen Luft und Teinlass (Wasser) am höchsten ist. Somit auch die DeltaT zwischen Tein- und auslass. Wobei die Tauslass von ~37°C ein wichtige Rolle spielt.

Schauen wir nun was bei 30l/h passiert, die Teinlass sinkt auf ~49°C, somit sinkt auch die DeltaT zwischen Luft und Teinlass. Aber auch die Tauslass sinkt auf ~36,5°C. Das würde bedeuten, der Radiator führt mehr Wärme ab als er zugeführt bekommt. Somit müsste die Temperatur stetig sinken bis zu einem gewissen Grad und dann wieder steigen.

Deswegen ist m.M.n. auch die 2. Tabelle falsch, denn die Tauslass muss mit zunehmenden Durchfluss immer steigen. Einfach mal darüber nachdenken, bei 30-45l/h habe ich beim Auslass die Absolut niedrigste Wassertemperatur, habe ich nur einen Kühler verbaut, habe ich da die optimale Kühlleistung, denn die Temperatur nach dem Kühler juckt mich wenig.

Ich glaube ich weis auch wo der Fehler bei Tabelle2 liegt. Die gesamten Tauslass sind bei 20l/h 1 Grad zu hoch angesetzt. Würde man also bei Tauslass 800U/min. statt 37°C, 36°C bei 20l/h eingeben, würde die Kurve immer steigen und nicht so Auffällig am Anfang sinken.

Ohne Zweifel steigt die Kühlleistung mit zunehmendem Durchfluss,

Eben nicht, die Kühlleistung sinkt mit zunehmendem Durchfluss, da Die DeltaT zwischen Wasser und Luft geringer wird.

(beziehungsweise: ich würde eher mehr Radiatorfläche nutzen als mehr Leistung über eine schnellere Pumpe zu erzielen).

Mit einem höherem Durchfluss erzielt man eine bessere, gleichmäßige Wärmeverteilung, mehr Leistung wird dadurch nicht erzielt. je mehr Radiatorfläche man hat desdo schneller muss auch das Wasser fließen um diese Fläche optimal nutzen zu können.

 

[Thomas B.]

Pardon, das habe ich zu allgemein formuliert: Ich habe mich damit nicht auf Radiatoren, sondern auf die Wakü als Ganzes bezogen. Kühler profitieren soweit ich weiß schon noch von steigendem Durchfluss

 

[Duke711]

@Schaby

Der Fehler in Tabelle 2 liegt darin, dass Excel bei mehreren Datensätzen nicht so ganz klar ist, was zu tun ist. Die interpolierte Linie stimmt nicht.
Für Plots eignet sich Excel eher weniger.

Natürlich muss die Funkion so ausschauen, wenn die abgleiteten Messpunkte richtig interpoliert werden:


Im übrigen die Formel wie sich die Wärmetauscherleistung errechnet:

Gemittelte Temperaturdifferenz:

DTm = sqrt(Teinlass-Tambient)(Tauslass-Tambient)

Q = A * k * Dtm

k ist eine Variable für den Wärmdurchgangskoeffizienten, ergibt sich aus dem Produkt Wärmeübergangskoeffizient + Wärmeleitung + Wärmeübergangskoeffizient

Wärmeübergangskoeffizient Wasser in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit und somit dem Durchfluss:

https://www.researchgate.net/profil...-and-convection-heat-transfer-coefficient.png

 

[Schaby]

@Duke711
Danke, ich dachte schon ich spinne, der Gedanke des Fehlers kam mir gerade beim Schreiben des letzten Posts.

 

[0-8-15 User]

Bei 20l/h ist die Kühleistung des Radiators am höchsten da die DeltaT zwischen Luft und Teinlass (Wasser) am höchsten ist.

Eben nicht, die Kühlleistung sinkt mit zunehmendem Durchfluss, da Die DeltaT zwischen Wasser und Luft geringer wird.

Das steht aber in klarem Widerspruch zu dem, was Duke711 hier geschrieben hat:
https://www.computerbase.de/forum/threads/durchfluss-vs-temp-netzradi.1697769/#post-20286851

Denn bei zunehmendem Durchfluss steigt die gemittelte Temperaturdifferenz sogar leicht.
Es genügt nicht, nur die Temperatur am Einlass zu betrachten.

Unter Kühlleistung verstehe ich übrigens die Leistung, die bei einer vorgegebenen (Wasser / Luft) Temperaturdifferenz abgeführt werden kann.

Im ersten Schaubild ist die Kühlleistung über dem Durchfluss bei einer Temperaturdifferenz von 10 K aufgetragen.