Fragen zu Gehäuselüftern

[Klaus Reich]

Guten Mittag in's Forum,

nach temperaturbedingten (?) Abstürzen habe ich die beiden Caselüfter (bislang nur verbaut) nun in Betrieb und möchte mich jetzt auch rechnerisch vom Erfolg dieser Maßnahme überzeugen. Mit den Spielregeln der Thermo-/Strömungsdynamik komme ich, gerechnet allenfalls auf unglaubwürdige Temperaturrückgänge von 0,xx Kelvin; hatte jedoch einen niedrige 2-stell./mittlere 1-stell. Temperaturabfall erwartet. Ein Fan, vorne PWM unten saugend 140 mm, 1.000 U/min, 104 m³/h, 0,76 mm WS, 3,6 W. Der andere hinten unten im Ausblas 120, 1.500 U/min, 87 m³/h, 1,25 mm WS, 2,4 W oder gar 1,44 bzw. 1,08 W. Da geistern auch noch in = 900 und out = 1.200 U/min ( gleicher Hersteller, wie der der Lüfter ) im Netz. Nun gut : der Hersteller will keine Angaben machen mir geht's um die phys. Frage "welche Temp.absenkung" in der Kiste kann ich xxx m³/h erwarten ? Frage am Rande : was will mir HWMonitor mit "System", "Chipset", "MOS", PCIE 1" und "M.2_1" sagen ? Spannend auch : was helfen mir nun "FANPWMIN0" ist 45 % von was ? Welcher Püster ist 0 ? Wo ist 1 ? Nach Monaten störungsfreiem Einsatz wurde der "Chipset" ? vollkommen "strubbelich", schon bei nur 60 Grad gab's 'nen Bluesreen : no HDMI, die Kiste schalte aus oder bootete irgendwann unversehens neu, wollte Fehler beheben. Ich landete dann z.B. im Texteditor genau dort, wo die Maschine abgeschmiert war !

Any ideas, Klaus Reich

 

[Kloin]

So einfach ist das nicht zu modellieren. Alleine die ganzen Totwassergebiete die du im Gehäuse hast und ob du ein lineares Einströmfeld in die jeweiligen Lüfter hast etc. Da bist du hart im Bereich der CFD Berechnung. Ansonsten wirst du den Herstellern bei min max Volumenstrom Angaben vertrauen müssen und einfach empirisch ermitteln wie sich deine Sensorwerte für die Temps verändern wenn du an den Drehzahlen schraubst.

 

[ghecko]

So in der Mitte deines Textes hab ich aufgegeben.
Wenn das verstanden werden soll, musst du das strukturieren.

Und wenn du dich vom Erfolg der Gehäuselüfter überzeugen willst reicht einfachste Arithmetik.
Du testest mit und ohne Gehäuselüfter und errechnest die Temperaturdifferenz.

 

[Moep89]

So kann man "Lüfter anschalten und gucken was die Temps dann machen" auch verkomplizieren.

Installiere HWInfo, prüfe die wichtigen Temps mit und ohne Lüfter, fertig.

Und Prozent beziehen sich natürlich immer auf das Maximum. 45% PWM Speed sind eben 45% der maximalen RPM. Und welcher Lüfter welcher ist steht an den Anschlüssen. Die sind mit Bezeichnungen wie SYS, CPU oder PUMP versehen und dann nummeriert.

 

[Tontilon]

So in der Mitte deines Textes hab ich aufgegeben.

Danke dafür, dass es mir nicht allein so ging!

 

[wrglsgrft]

Und Prozent beziehen sich natürlich immer auf das Maximum. 45% PWM Speed sind eben 45% der maximalen RPM.

Grob gesagt ja. Korrekt ausgedrückt wird der Lüfter mit 45 von 100 Impulsen im Referenzzeitraum mit 12 V befeuert. Das wird zwar grob Richtung 45 % der Drehzahl gehen, aber eben nur grob. Abhängig ist das von den herrschenden Reibungsverlusten und der Charakteristik des verbauten Motors und PWM-Controllers. Es gibt Tabellen von den Herstellern, die Angaben dazu liefern. Alternativ halt messen.

 

[Moep89]

Korrekt ausgedrückt wird der Lüfter mit 45 von 100 Impulsen im Referenzzeitraum mit 12 V befeuert.

Ja, aber ich wollte die Kirche mal im Dorf lassen. Klar ist es die Zeit mit Impulsen, aber in der Regel liegen die Prozentwerte doch sehr nah beieinander. Und als PC-Bastler will man ja nicht auf die halbe Umdrehung genau irgendwas ansteuern und berechnen.

 

[wrglsgrft]

Und als PC-Bastler will man ja nicht auf die halbe Umdrehung genau irgendwas ansteuern und berechnen.

Der durchschnittliche Bastler nicht. Der TE scheint es eher genauer wissen zu wollen.

 

[Sahit]

Mit den Spielregeln der Thermo-/Strömungsdynamik komme ich, gerechnet allenfalls auf unglaubwürdige Temperaturrückgänge von 0,xx Kelvin; hatte jedoch einen niedrige 2-stell./mittlere 1-stell.

Da frage ich mich wie du das denn berechnet hast. Das ganze stellt sich für mich in erster Line so Komplex dar das man (die Normalsterblichen unter uns ) das wenn überhaupt nur mit CFD hin bekommt.

 

[xxMuahdibxx]

was helfen mir nun "FANPWMIN0" ist 45 % von was ?

Naja PWM = Pulsweitenmodulation ....

100 % = entspricht 12 Volt immer anliegend ..
0% = 12 Volt nie anliegend.

45 % = 45 % der Zeit liegt 12 Volt an ... weil 45 % der Zeit ein Puls ausgesendet wird der 12 Volt als Spannung hat.

sind halt keine Voltage geregelten Lüfter mehr.

Ergänzung (21. August 2021)

der Hersteller will keine Angaben machen mir geht's um die phys. Frage "welche Temp.absenkung" in der Kiste kann ich xxx m³/h erwarten ?

Da die Faktoren für solch eine Berechnung jenseit dessen liegen was man einfach mal soooooo Überschlägt ist es klar das kein Hersteller da genaue Angaben machen kann.

 

[ghecko]

Pulswellenmodulation

Pulsweitenmodulation. Es sind Rechtecksignale deren Breite moduliert wird, von gar keinem Signal bis zu einer Breite, bei der keine Ausschaltzeit zwischen zwei Signalen mehr vorhanden ist.

 

[xxMuahdibxx]

Also das hier ^^ @ghecko

 

[HyperSnap]

Man liest die Überschrift und kommt rein.
Dann muss man feststellen das man auch aus so etwas eine Wissenschaft machen kann.

So etwas macht mich ganz

strubbelich

 

[Klaus Reich]

Danke für Eure vielfäligen Antworten ! Ich will da nicht dramatisieren. Wir reden doch von der "alten Klempnerformel" Q = m x c x delta_p, wobei - da kann ich mich auf'n "Kopp" stellen - mehr, Energie 'rein - also max 5 bis 6 W für beide Lüfter in Reihe kann auch nicht wieder 'rauskommen. Selbst Spielchen, wie elektr. Eingangsleistung in (ala Pumpe ! in Reihenschaltung und "Verwirbelungen"/"zusätzliche" abgeführte Luftmengen über Netzteil, CPU, Boarlüfter, Graka, ... Über- und Unterdruck bringen weitere Luftströme in Bewegung, berücksichtigen), muß es doch etwas geben, das es mir erklärt. Ich schaue mir eine Energievernichtungsmaschine an = 'en Schaltschrank von > 500 W mit zwei Minilüftern an., was wohl zu reichen scheint. It's no Wisssenschaft, nur phys. Basics, Grundlagen des 8. bis 10 Schuljahrs. Also nix finite Elemente, gar heftige Differentiale oder auch Näherungsgleichungen, einfach nur "gerade aus ! Ich sehe nur einen Kasten, in dem Wärme erzeugt wird, die ich z.T. via Luft mit Raumtemperatur wieder abführen möchte. Welcher Teil ist das ?

 

[xxMuahdibxx]

Ich sehe nur einen Kasten, in dem Wärme erzeugt wird, die ich z.T. via Luft mit Raumtemperatur wieder abführen möchte. Welcher Teil ist das ?

Nennt sich Wärme- und Stoffübertragung und kann Teil eines Studiums sein... je nach Ausrichtung des Studienganges halt ... und die, die das halt hatten wissen genau wovon sie Reden.

Denn der Kasten beinhaltet so einiges ... und da macht die Luftrichtung... der Ort des Einlassens und Auslassens massiv viel aus.

Und nein das ist nicht wie Mischen von warmen und kalten Wasser.

siehe

https://hardware-helden.de/der-perfekte-airflow/

 

[Kloin]

@xxMuahdibxx @Klaus Reich Wärmeübertragung heisst die Disziplin im Studium (im Maschinenbau z.B.) und da primär die "erzwungene" Konvektion weil du Lüfter verwendest und damit der Wärmeübergangskoeffizient um einiges höher ist als bei der "natürlichen" Konvektion welche demnach vernachlässigt werden kann. Der Wärmeübergangskoeffizient ist kein fixer Wert und ändert sich je nach Strömungszustand zwischen Fluid (Gase und Flüssigkeiten) und dem angeströmten Material (alles was an Komponenten im PC verbaut ist), Strömungsgeschwindigkeit und Art der Strömung (laminar oder turbulent). Hab bestimmt noch einiges vergessen aber die Studienunterlagen hab ich Grad nicht zur Hand

Edit: Wikipedia bei Wärmeübergangskoeffizient unter "Definition und Bedeutung" liefert alle Einflussfaktoren :-D

Ich verstehe den Drang alles ultraleicht berechnen zu können aber soweit ich das überblicke wird das extrem schwer das nur als Black Box zu modellieren.

 

[xxMuahdibxx]

@xxMuahdibxx @Klaus Reich Wärmeübertragung heisst die Disziplin im Studium

Das kommt auch je nach Hochschuhle drauf an ... speziell mit Chemie/Produktionstechnik ist das Fach gekoppelt weil die Stoffübertragung nach den gleichen Prinzipien erfolgt ...

 

[minimii]

@Klaus Reich
Formatier das doch bitte...

Das is interessant...Aber lesbar...hmm.

 

[Gorasuhl]

@xxMuahdibxx @Klaus Reich Wärmeübertragung heisst die Disziplin im Studium (im Maschinenbau z.B.)

Thermodynamik nennt sich das ganze. Ich habe im Studium (ET) auch nur das Minimun in den Vorlesungen Elektronik und Physik kennengelernt. Also z.B. das Rechnen mit Wärmewiderständen -> Bspw. Dimensionierung eines Kühlkörpers für einen IGBT/MOSFET. Das ganze was um den Kühlkörper herum passiert gehörte nicht dazu, da hierzu CFD Simulationen oder bei einfachen Systemen das ganze auch empirisch per Hand gelöst werden kann. Wie Sie schon selber geschrieben haben ist der Übergangskoeffizient dynamisch und nicht statisch.

Das Problem bei dem ganzen sind, wie @Kloin geschrieben hat, sehr viele Faktoren. Zu den Faktoren kommt noch dazu, dass der Eingangsstrom größer ist als der Ausgangsstrom. Daher kann man nicht einfach den Wert vom größeren oder irgendeinen Mittelwert der Beiden nutzen und damit die Wärmemenge mit der Temperaturdiff (Ausgangstemp - Eingangsltemp) berechnen. Die Überschüssige Luft wird durch verschiedene Öffnungen im Gehäuse nach außen gedrückt (wird so in der Regel umgesetzt, damit über diese Öffnungen umgekehrt (mehr Luft raus als rein) nicht ungefilterte, staubige Luft eingezogen wird).
Dazu kommt, dass der Luftstrom im Gehäuse nicht laminar ist. Es entstehen Verwirbelungen und der Volumenstrom diffundiert (Einfaches Beispiel, Haartrockner: Hand dicht an den Luftaustritt halten und danach mal die Hand in einem Meter Abstand davor halten). Demnach kommt auch nicht die kühle Luft als ganzes an den jeweiligen Kühlern an, sondern vermischt sich bis dahin teilweise mit der wärmeren Luft im Gehäuse. Durch die Lüfter innerhalb vom Gehäuse (CPU/GPU Kühler) entstehen nochmal zusätzliche Luftströme und Verwirbelungen im Gehäuse.
Ich würde mal behaupten, dass selbst eine CFD Simulation alles andere als einfach ist.


Wenn es um den Entwurf der Lüfterkennlinie geht. Da hatten wir vor kurzem schon mal das Thema (Thread). Also grobes Vorgehen ist Gehäuselüfter zunächst auf 100% PWM. Temperatur im IDLE notieren. Dann in 10%-Schritten die Geschwindigkeit senken, bis die Temperaturen von einem zum nächsten Schritt aufeinmal stärker ansteigen. Dann wieder 5-10% erhöhen und man hat seinen Wert im IDLE (Punkt ganz links im Diagramm).
Für unter Last setzt man den 100% Punkt (ganz rechts im Diagramm) bei um die 10-20°C unterhalb der maximalen Temperatur nach Herstellerangabe (Beim Ryzen 5600x bspw. 75-85°C).
Und zuletzt setzt man noch den mittleren Punkt ab dem die Kurve ansteigt. Den kann man je nach dem wie Empfindlich man auf die Geräusche reagiert im Bereich 55-65°C setzten.

 

[Kloin]

Thermodynamik nennt sich das ganze

Nope.

Die Thermodynamik beschreibt die Zustände zwischen Systemen in Bezug auf Temperatur-, Druck- und Volumen änderung und die Zusammenhänge zwischen diesen drei Variablen. ... Die Energie (z.B. in Form von Licht) kann von dem System abgegeben bzw. aufgenommen werden.

Das trifft hier absolut nicht zu.
In der Thermodynamik befasst man sich mit Berechnungen zu Kraft-Wärme Maschinen sprich Kraftwerken, Turbinen, Kühlschränken whatever.

Das ganze hier ist also maximal eine Kombination aus Wärmeübertragung und Strömungsmechanik.

Die Auslegung eines Kühlkörpers liegt übrigens auch im Bereich der Wärmeübertragung, denn nichts anderes tut dieser, Stichpunkt: Nadeln, Rippen etc