Kreislauftemperatur, Reihenfolge der Komponenten usw.

[Duke711]

Die Frage im Titel wird ja sehr oft gestellt, auch wird meist nach Rat bezüglich der Größe des Radiators etc. gefragt.
Wer noch nicht die nötige Erfahrung hat, weder die Möglichkeit hat alles nach zu messen oder sich einfach den Aufwand ersparen will, kann evtl. mit dieser Sheet seine Fragen beantworten.

Was kann diese Sheet?

Die Sheet berechnet Kreislauftemperaturen, sowie die Temperatur von CPU und GPU. Dabei lässt sich die Kreislaufreihenfolge frei definieren. Ebenso die Anzahl der CPUs und GPUs, sowie Radiatoren. Auch können unterschiedliche Radiatorgrößen ausgewählt werden. Die Lüftergeschwindigkeit, Raumtemperatur und Pumpendrehzahl ist ebenso parametriesiert. Es wird zugleich neben der Kreislauftemperatur auch der zu erreichende Durchfluss berechnet. Zur Auswahl der Pumpen stehen D5 und DDC. Man kann auch mehrere Pumpen seriell einbauen und vieles mehr.


Auf welche Komponenten basiert die Sheet:

- Intel 9900K; AMD 3700X, Alphacool XPX, D5, DDC, 2080 Ti

Da die Kühler sowie so alle sehr ähnlich sind, würde es keinen Mehrwert bieten noch andere Kühler zu integrieren.

Man kann unter den erweiterten Parametern (unten rechts)

Im gewissen Rahmen auch die Parameter so verändern, das man evtl. andere CPUs berechnen kann. Die Wärmestromdichte bezieht sich aber weiterhin an einem 9900K und 3700X.



Ein Kleine Anleitung:

Zuerst die automatische Berechnung abschalten, dazu "manuell" auswählen:

Dann die iterative Berechnung aktivieren:

Alle rot markierten Felder sind Auswahlisten für die Komponentenauswahl:

Nach der Komponentenauswahl kann der Kreislauf nun frei gestaltet werden. Gesetzt sind lediglich AGB und Pumpe, man kann aber auch weitere Pumpen integrieren, die Pumpen müssen aber vom gleichen Typ sein:

Sollte dies erledigt sein, kann man nun die automatische Berechnung wieder aktvieren. Nun nun werden einige Iterationen durchlaufen. Die Kreislauftemperaturen

Die Berechnung erfolgt aber nicht vollkommen automatisiert, zu beachten ist hierbei das Kontrollfeld. Die Berechnung ist erst dann konvergiert bzw. richtig, wenn die Werte der zugeführten Leistung gleich der abgeführten Leistung ist. Toleranz 0,5 W. Hier scheint dann das Wort "OK". Die Temperatur muss händisch angepasst werden.

Eine obsolete Berechnung mit der entsprechenden Anweisung schaut wie folgt aus:

Die zugeführte Leistung ist nicht gleich der abgeführten Leistung. Im Feld steht die Anweisung "Temperatur erhöhen". Ebenso ist zu erkennen, dass die AGB Zulauftemperatur nicht indentisch ist: 31,15 zu 31,10 °C. Hier muss jetzt manuell die Temperatur "31,1 °C" solange erhöht werden, bis die Divergenz nicht mehr besteht. Bei einer Toleranz < 0,5 W Watt erscheint dann im Textfeld "OK".


Link wegen der Größe (75 MB) nur extern:

Dropbox - File Deleted - Simplify your life

www.dropbox.com

 

[Duke711]

Update:

Downloadlink aktualisiert, Fehler bezüglich der CPU Temperatur behoben

 

[Duke711]

Update2 :

- Schalldruckpegel und Lautstärke der Lüfter in Abhängigkeit der Anzahl und Drehzahl, bezieht sich auf einen F12

- Korrektur des Datensatzes von Mora und Nova

- Wärmeeintrag der Pumpe wird nun berücksichtigt, nur aber bis zum zweiten Slot nach der Pumpe 1.

 

[Duke711]

Mal ein Beispiel:

Die CPU profitiert vom geringeren Volumenstrom und dem angeblich kälteren Wasserzulauf, eher wohl nicht.

 

[Sinusspass]

Zum Sheet an sich: Interessante Arbeit, schießt aber übers Ziel hinaus oder vorüber.
In der Genauigkeit brauchen das nur die Enthusiasten, die damit auch was anfangen können. Da gibt es leider zu viele Unterschiede bei den Kühlern und Radiatoren im Durchfluss und bei den Temperaturen, dass man in der Genauigkeit wirklich belastbare Ergebnisse erzielen könnte. Dazu unterliegen gerade CPUs zu hohen Fertigungsschwankungen, um die Temperatur genau bestimmen zu können.
Anfänger jedoch, die noch nicht wissen, was ihr Kreislauf eventuell leisten könnte, werden jedoch schlicht erschlagen werden und nur Bahnhof verstehen.
Außerdem hast du den Faktor Gehäuse nicht berücksichtigt.

Die CPU profitiert vom geringeren Volumenstrom und dem angeblich kälteren Wasserzulauf, eher wohl nicht.

Ich sehe da vor allem die der fast vierfachen Leistungsaufnahme geschuldeten deutlich bessere Durchflussskalierung des Grafikkartenkühlers. Zudem: Wo ist dein (simulierter) Messpunkt der Wassertemperatur?

 

[Duke711]

Den Faktor Gehäuse werde ich auch nicht berücksichtigen, da jedes Gehäuse unterschiedlich ist. Natürlich am AGB, hier wird das Wasser weder erwärmt, noch gekühlt.

 

[Sinusspass]

Und wo ist der Agb im Kreislauf? Vor oder hinter sämtlichen Wärmequellen?

 

[Duke711]

Und wo ist der Agb im Kreislauf? Vor oder hinter sämtlichen Wärmequellen?

Wo könnte er denn sein?

- Drucklos

 

[Sinusspass]

Natürlich ist er vor der Pumpe, nur hast du immer noch nicht die Reihenfolge der restlichen Komponenten genannt. Gehts zuerst durch die Radiatoren und dann durch die Komponenten, kommt das wärmste Wasser am Agb an, andersrum das kühlste.

 

[Duke711]

Gehts zuerst durch die Radiatoren und dann durch die Komponenten, kommt das wärmste Wasser am Agb an, andersrum das kühlste.

Nein das ist falsch.

AGB - Radiator - Kühler:

-> Das Wasser kühlt erst ab, dann wird es erwärmt

AGB - Kühler - Radiator

-> Das Wasser erwärmt sich, dann kühlt es sich ab

Da gibt es nämlich keinen Unterschied, in beiden Fällen ist die Temperatur im AGB gleich. Denn der Radiator muss immer so viel Wärme abführen wie zugeführt wird. Somit stellt sich im AGB immer ein stationärer Gleichgewichtszustand ein und genau das ist die Wassertemperatur, der Mittelwert aus dem kältesten und wärmsten Punkt im Kreislauf und unabhängig von der Reihenfolge.
Ich sehe schon, für Dich könnte die Sheet interessant sein, da hier noch einige grundlegende Wissenslücken bestehen. Im übrigen kann jeder den Gehäusefaktor berücksichtigen, in dem die Lufttemperatur entsprechend angepasst wird, denn mehr als eine Temperaturdifferenz ist es im Gehäuse nicht, sowie die Lufterdrehzahl reduziert wird. Denn das Gehäuse ist nur eine Restriktion.

 

[Sinusspass]

Es macht einen Unterschied, ob man nach der Wärmequelle misst (wärmster Punkt) oder davor (kältester Punkt). Die Durchschnittstemperatur ist bei beiden Messpunkten gleich.
Beispiel: Temperatur nach Radiator/ vor Kühler 30°C, nach Kühler/ vor Radiator 35°C. Beim Agb selbst wird ja nicht groß Wärme aufgenommen oder abgegeben. Wenn der Agb nun nach dem Kühler sitzt, bekommt er das wärmste Wasser im Kreislauf ab und du misst 35°C. Sitzt er aber nach dem Radiator und vor dem Kühler, bekommt er das kälteste Wasser ab und du misst 30°C. Die Durchschnittstemperatur im Kreislauf ist aber immer 32,5°C. Ich glaube fast, du hast noch Wissenslücken.
Deine Grafik aus Beitrag #4 zeigt auch deutlich die Temperatur nach den Kühlern. Wie die Temperatur vor den Kühlern ist, weißt du nicht. Wenn die Grafik dann auf simulierten Werten und nicht auf Messungen basiert (wovon ich gerade mal ausgehe), taugt sie mit einem solchen Fehler ohnehin nichts.

 

[Duke711]

Ich glaube fast, du hast noch Wissenslücken.

Du hast die Wissenslücken, ansonsten würde man nicht solche falschen Behauptung aufstellen, die sich in handumdrehen widerlegen lässt. Zumal das elementare Grundlagen sind:

AGB - Kühler - Radiator - > AGB

32 °C -> 33 °C -> 32 °C -> 32 °C

AGB - Radiator - Kühler -> AGB

32 °C -> 31 °C -> 32 °C -> 32 °C

Der Radiator muss die gleiche Wärme abführen wie zugeführt wird. Wird das Wasser um 1 K erwärmt, muss es wieder um 1 K abgekühlt werden. Nennt sich Gleichgewichtszustand.
Einfache Grundlagen, wie nun der AGB abhängig der Reihenfolge unterschiedliche Zulauftemperaturen aufweisen soll, hast Du immer noch nicht ausführlich begründet, zumal das ja ein Widerspruch bezüglich den Grundlagen ist. Da bin ich mal wirklich gespannt, aber vielleicht sind ja die Grundlagen einfach falsch, wer weiß.

Deine Grafik aus Beitrag #4 zeigt auch deutlich die Temperatur nach den Kühlern. Wie die Temperatur vor den Kühlern ist, weißt du nicht.

Dann hast Du die Grafik nicht verstanden. Denn diese zeigt die GPU und CPU Temperatur und die Wassertemperatur bezieht sich auf den AGB, denn hier stellt sich das Temperaturgleichgewicht ein und spiegelt somit die Wassertemperatur wieder, alle anderen Messpunkte wären nicht korrekt.

Wenn die Grafik dann auf simulierten Werten und nicht auf Messungen basiert (wovon ich gerade mal ausgehe), taugt sie mit einem solchen Fehler ohnehin nichts.

2. Hättest Du aufmerksam gelesen:

Auf welche Komponenten basiert die Sheet:

- Intel 9900K; AMD 3700X, Alphacool XPX, D5, DDC, 2080 Ti

Dann wüsstest Du es. Von welchen Fehler da sprichst, wenn Du gar nicht die Genaugkeit kennst, finde ich nicht nur rätselhaft, sondern auch sehr amüsant. Vorurteile ohne die genauen Hintergründe zu kennen. Zumal man jede Simulation validiert, ansonsten wäre wohl die Komponentenauswahl nicht so rar. Aber wenn man sich eben nicht mit der Genauigkeit und Validation von Simulationen auskennt, dann reicht es nur für solche schwachen und haltlosen Vorurteile.

Bezüglich deinen Wissenlücken:

Durchfluss: Viel hilft viel oder doch nicht? - PC-AQUACOOLING' Wasserkühlung & Computer Support

Um den Durchfluss ranken sich unzählige Mythen. Manch einer sagt, man kann nicht genug haben, manch einer sagt, man kommt schon mit enorm wenig aus, die Mehrheit sieht 60 l/h als Richtwert an. Warum alle und doch keiner recht haben, sehen wir uns jetzt an.

pc-aquacooling.de

Von welchen Turbulenzen Du da sprichst, weißt D ermutlich selber nicht. Hast Du diese denn gemessen bzw. wie hast Du diese denn festgestellt?

Bei den Kanälen gibt z.B. bei < 100 L/h keine Turbulenz und danach ist es sich noch nicht mal voll ausgeprägt. Der Sachverhalt bezüglich des besseren Wärmeüberganges liegt in der hohen Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der engen Kanäle begründet. Soviel mal zum Thema Wissenslücken. Wir können gerne so weiter machen, dann würde ich Dich nach einer ausführlichen Antwort fragen, warum das denn an der hohen Strömungsgeschwindigkeit liegt.

 

[PCGH_Torsten]

Du hast die Wissenslücken, ansonsten würde man nicht solche falschen Behauptung aufstellen, die sich in handumdrehen widerlegen lässt. Zumal das elementare Grundlagen sind:

AGB - Kühler - Radiator - > AGB

32 °C -> 33 °C -> 32 °C -> 32 °C

AGB - Radiator - Kühler -> AGB

32 °C -> 31 °C -> 32 °C -> 32 °C

Diese Betrachtungsweise wäre nur zulässig, wenn die Wärmeabfuhrleistung des Radiators unabhängig von der Wassertemperatur wäre oder wenn die Unterschiede im Kreislauf verschwindend gering im Vergleich zur Temperaturdrifferenz zwischen Wasser und Luft ist. Ersteres ist aber nicht der Fall und sollte letzteres unter den gewählten Bedingungen der Fall sein, kann man sich die ganze Rechnerei auch sparen. In der Praxis würde man sich um 1 K Temperaturunterschiede entlang des Kreislaufes keine Gedanken machen. Da hätten diverse andere Faktoren einen größeren Einfluss auf die Komponententemperatur als die Reihenfolge im Kreislauf.

Nehmen wir dagegen ein Szenario mit etwas größerer Heizleistung oder besonders leiser Pumpe, verschiebt sich dein Beispiel wie folgt aus:

Ausgang:
AGB-Kühler-Radiator->AGB
32 °C 36 °C 32 ° 32 °C
Bei 24 °C mittlerer Lufttemperatur im Radiator arbeitet dieser also im Schnitt mit einem Delta von 10 K

These:
AGB-Radiator-Kühler->AGB
32 °C 28 °C 32 °C 32 °C
Bei 24 °C mittlerer Lufttemperatur müsste der Radiator jetzt die gleiche Wärmemenge bei einem Delta von 6 K abführen, also 2/3 leistungsfähiger sein. Das ist offensichtlich falsch.

Korrekt:
AGB-Radiator-Kühler->AGB
36 °C 32°C 36 °C 36 °C
Die Temperaturen in Kühler und Kreislauf bleiben trotz der geänderten Reihenfolge gleich, aber das Wasser am virtuellen Temperatursensor im AGB ist jetzt 4 K wärmer.

Wenn man das Beispiel weiter aufschlüsseln und alle Kühler einzeln betrachten sowie statt der durchschnittlichen Radiatortemperatur Ein- und Ausstrom getrennt betrachten würde, ergäbe sich dann entsprechend auch eine Verschiebung der Temperaturen einzelner Komponenten zueinander bei wechselndem Durchfluss. Praktisch durchexerziert habe ich das schon einmal in der 09/15 (bzw. digitales Sonderheft). Man muss zwar recht extreme Testbedingungen schaffen, ehe sich ein Durchflussmangel überhaupt deutlich auf Temperaturen auswirkt, aber dann findet man bei der hinteren Komponete im Kreislauf deutlich stärkere Ausschläge, während die vordere nur geringfügig zulegt oder bei geringer eigener Wärmeleistung sogar kälter wird.

 

[Duke711]

AGB-Kühler-Radiator->AGB
32 °C 36 °C 32 ° 32 °C
Bei 24 °C mittlerer Lufttemperatur im Radiator arbeitet dieser also im Schnitt mit einem Delta von 10 K

These:
AGB-Radiator-Kühler->AGB
32 °C 28 °C 32 °C 32 °C
Bei 24 °C mittlerer Lufttemperatur müsste der Radiator jetzt die gleiche Wärmemenge bei einem Delta von 6 K abführen, also 2/3 leistungsfähiger sein. Das ist offensichtlich falsch.

Sehr guter Einwand. Falsch ist das nicht, nur hat der Radiator hier einen anderen Betriebspunkt, das kommt dann natürlich ninzu.

Korrekt:
AGB-Radiator-Kühler->AGB
36 °C 32°C 36 °C 36 °C
Die Temperaturen in Kühler und Kreislauf bleiben trotz der geänderten Reihenfolge gleich, aber das Wasser am virtuellen Temperatursensor im AGB ist jetzt 4 K wärmer.

Wenn man das Beispiel weiter aufschlüsseln und alle Kühler einzeln betrachten sowie statt der durchschnittlichen Radiatortemperatur Ein- und Ausstrom getrennt betrachten würde, ergäbe sich dann entsprechend auch eine Verschiebung der Temperaturen einzelner Komponenten zueinander bei wechselndem Durchfluss. Praktisch durchexerziert habe ich das schon einmal in der 09/15 (bzw. digitales Sonderheft). Man muss zwar recht extreme Testbedingungen schaffen, ehe sich ein Durchflussmangel überhaupt deutlich auf Temperaturen auswirkt, aber dann findet man bei der hinteren Komponete im Kreislauf deutlich stärkere Ausschläge, während die vordere nur geringfügig zulegt oder bei geringer eigener Wärmeleistung sogar kälter wird.

Richtig, optimal wäre es den Radiator stets in dieser Reihefolge zu verbauen:

AGB-Kühler-Radiator->AGB

Dann stellt sich am Radiator stets die höchste Temperaturdifferenz ein.

 

[Sinusspass]

Einfache Grundlagen, wie nun der AGB abhängig der Reihenfolge unterschiedliche Zulauftemperaturen aufweisen soll, hast Du immer noch nicht ausführlich begründet, zumal das ja ein Widerspruch bezüglich den Grundlagen ist. Da bin ich mal wirklich gespannt, aber vielleicht sind ja die Grundlagen einfach falsch, wer weiß.

Hat dir @PCGH_Torsten ja schon erklärt. Ich einen weiter davor mehr oder weniger direkt auch.

Dann hast Du die Grafik nicht verstanden. Denn diese zeigt die GPU und CPU Temperatur und die Wassertemperatur bezieht sich auf den AGB, denn hier stellt sich das Temperaturgleichgewicht ein und spiegelt somit die Wassertemperatur wieder, alle anderen Messpunkte wären nicht korrekt.

Was ja ganz offensichtlich falsch war. Deshalb wäre es eben sehr hilfreich, zu wissen, welche Reihenfolge du nun hattest.

Von welchen Turbulenzen Du da sprichst, weißt D ermutlich selber nicht. Hast Du diese denn gemessen bzw. wie hast Du diese denn festgestellt?

Gemessen schon mal gar nicht, ich bin kein Wissenschaftler, sondern Laie in dem Gebiet. Soviel dazu, wenn ich da groß Mist erzählt habe, dann korrigier mich.
Nach meinem Verständnis befindet sich an der Oberfläche der Kühlfinnen eine Grenzschicht, bei der lokal kein Durchfluss vorhanden ist. In der Mitte des Kanals strömt das Wasser. Bei hoher Strömungsgeschwindigkeit bilden sich starke Verwirbelungen am Übergang von Grenzschicht zum Wasserstrom, was die Grenzschicht in ihrer Dicke reduziert und somit den Wärmeübergang verbessert, weil durch eine geringere Schichtdicke der Wärmewiderstand geringer ist. Stellt sich durch den 90°-Winkel direkt unter der Backplate natürlich deutlich früher ein, was sogar deine eigene Grafik belegt.

AGB-Kühler-Radiator->AGB

Dann stellt sich am Radiator stets die höchste Temperaturdifferenz ein.

Du weißt, dass der Radiator bei gleichbleibender Heizleistung die gleiche Wärmemenge abführt? Sonst wird das Wasser wärmer oder kälter. Außerdem weißt du, dass die Menge an übertragener Wärmer stets abhängig von der Temperaturdifferenz ist. Warum dann bei der Reihenfolge die Temperaturdifferenz irgendwie anders sein soll als bei einem anderen Aufbau, darfst du mir gerne erklären. Oder schafft es der Radiator plötzlich auf magische Weise, bei niedrigerer Temperaturdifferenz genauso viel Wärme abzuführen wie bei höherer?

 

[Duke711]

Hat dir @PCGH_Torsten ja schon erklärt. Ich einen weiter davor mehr oder weniger direkt auch.

Hast Du aber so nicht erklärt und ich bzweifel mal das Du auch jemals so erklärt hättest. Deine Erklärung war jeden falls nicht richtig. Falsch ist das trotzdem nicht, wie ich oben bereits erklärt habe.

Was ja ganz offensichtlich falsch war. Deshalb wäre es eben sehr hilfreich, zu wissen, welche Reihenfolge du nun hattest.

Da ist gar nichts falsch, ansonsten kannst Du das gerne widerlegen. Schau Dir einfach die Sheet an, wenn Du Fehler finden solltest, dann kannst Du ja kommentieren. Besser als nur irgendwelche Behauptungen aufzustellen. Im übrigen steht die Reihenfolge im Titel. AGB - Kühler - Radiator. Zumal die Reihenfolge beim Vergleich sowie so egal ist, da sich weder die Reihenfolge ändert und nur die Differenzen betrachtet werden. Fakt ist dass das Kühlpotenzial des Radiator mit zunehmenden Durchfluss abnimmt und darum die Wassertemperatur steigt, da ist es egal wo man diesen Temperaturanstieg misst bzw. betrachtet.

Gemessen schon mal gar nicht, ich bin kein Wissenschaftler, sondern Laie in dem Gebiet. Soviel dazu, wenn ich da groß Mist erzählt habe, dann korrigier mich.
Nach meinem Verständnis befindet sich an der Oberfläche der Kühlfinnen eine Grenzschicht, bei der lokal kein Durchfluss vorhanden ist. In der Mitte des Kanals strömt das Wasser. Bei hoher Strömungsgeschwindigkeit bilden sich starke Verwirbelungen am Übergang von Grenzschicht zum Wasserstrom, was die Grenzschicht in ihrer Dicke reduziert und somit den Wärmeübergang verbessert, weil durch eine geringere Schichtdicke der Wärmewiderstand geringer ist. Stellt sich durch den 90°-Winkel direkt unter der Backplate natürlich deutlich früher ein, was sogar deine eigene Grafik belegt.

Gut dann solltest Du andere nicht als Laien behandeln. Das mit der Grenzschicht ist richtig, hat eben nicht direkt was mit Turbulenzen etc. zu tun. Verwirbelungen entstehen so erst mal im Kanal nicht. Die Ablösegebiete sind immer vom hydraulischen Durchmesser abhängig. Umso kleiner, umso später bilden sich erst diese Ablösegebiete und somit Verwirbelungen. Wo bei einem klassischen Rundrohr schon bei Re 2320 die Transitionsphase beginnt, kann es bei Kanälen erst bei 10000 sein. Wichtig ist nur zu wissen, das mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit die Grenzschicht immer geringer wird, das gilt auch bei laminarer Strömung.

Du weißt, dass der Radiator bei gleichbleibender Heizleistung die gleiche Wärmemenge abführt? Sonst wird das Wasser wärmer oder kälter. Außerdem weißt du, dass die Menge an übertragener Wärmer stets abhängig von der Temperaturdifferenz ist.

Da wären wir wieder beim Thema bezüglich andere als Laien zu behandeln. Kann man sich alles über die Sheet selbst beantworten:

CPU 65 W
GPU 250 W
100 L/h
23 °C Lufttemp:

AGB - CPU - GPU - Radiator:

Wassetemp.: 36,4 °C
CPU Temp.: 51,3 °C
GPU Temp.: 49,1 °C


AGB - Radiator - CPU - GPU

Wassetemp.: 37,1 °C
CPU Temp.: 51,3 °C
GPU Temp.: 49,1 °C


Und der Graph aus Post #4 bleibt trotzdem richtig.

 

[Sinusspass]

Hast Du aber so nicht erklärt und ich bzweifel mal das Du auch jemals so erklärt hättest. Deine Erklärung war jeden falls nicht richtig. Falsch ist das trotzdem nicht, wie ich oben bereits erklärt habe.

Wenn der Agb nun nach dem Kühler sitzt, bekommt er das wärmste Wasser im Kreislauf ab und du misst 35°C. Sitzt er aber nach dem Radiator und vor dem Kühler, bekommt er das kälteste Wasser ab und du misst 30°C.

So unverständlich?
Was wird dann passieren, wenn man den Durchfluss halbiert? 37,5°C bei einer Messung nach dem Radiator, 32,5°C davor.
Und bei doppeltem? 31,25°C vor dem Radi und 33,75°C danach. Einflüsse des Durchflusses auf den Wirkungsgrad mal ausgenommen.

Fakt ist dass das Kühlpotenzial des Radiator mit zunehmenden Durchfluss abnimmt und darum die Wassertemperatur steigt

Da sage ich nichts gegen, man könnte höchstens über das Verhalten bei unterschiedlichen Radiatoren diskutieren.

, da ist es egal wo man diesen Temperaturanstieg misst bzw. betrachtet.

Eben nicht, weil abhängig vom Durchfluss die Temperaturunterschiede im Kreislauf variieren.

Gut dann solltest Du andere nicht als Laien behandeln.

Warum?

Wichtig ist nur zu wissen, das mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit die Grenzschicht immer geringer wird, das gilt auch bei laminarer Strömung.

Was ja der entscheidende Punkt bei der ganzen Geschichte war. Den Rest werde ich prüfen.

Da wären wir wieder beim Thema bezüglich andere als Laien zu behandeln. Kann man sich alles über die Sheet selbst beantworten:

CPU 65 W
GPU 250 W
100 L/h
23 °C Lufttemp:

AGB - CPU - GPU - Radiator:

Wassetemp.: 36,4 °C
CPU Temp.: 51,3 °C
GPU Temp.: 49,1 °C


AGB - Radiator - CPU - GPU

Wassetemp.: 37,1 °C
CPU Temp.: 51,3 °C
GPU Temp.: 49,1 °C


Und der Graph aus Post #4 bleibt trotzdem richtig.

0,7 K Differenz im ganzen Kreislauf bei 315W und 100 l/h? Ganz grob überschlagen sollten da etwa 2,5 K stehen.

 

[PCGH_Torsten]

Sehr guter Einwand. Falsch ist das nicht, nur hat der Radiator hier einen anderen Betriebspunkt, das kommt dann natürlich ninzu.



Richtig, optimal wäre es den Radiator stets in dieser Reihefolge zu verbauen:

AGB-Kühler-Radiator->AGB

Dann stellt sich am Radiator stets die höchste Temperaturdifferenz ein.

Die Temperaturdifferenz am Radiator lässt sich durch die Reihenfolge eines so einfachen Kreislaufs (alle Wärmequellen am Stück, alle Wärmesenken am Stück) nicht verändern. Thermisch geht es immer Radiator->Kühler->Radiator->Kühler... . Wo AGB und Pumpe sitzen, beeinflusst die Kühlwirkung gar nicht. Das ist nur für dein Sheet wichtig, weil du die Wassertemperatur im AGB angibst. Da ändert sich natürlich der Anzeigewert, wenn man den Sensor aus dem heißen Schenkel (Kühler->X->Radiator) des Kreislaufes in den kalten Schenkel (Radiator->X->Kühler) verfrachtet. Es würde sich gegebenenfalls anbieten, statt einer "Wassertemperatu" einfach die maximale und die minimale Temperatur im Kreislauf auszugeben.

Gut dann solltest Du andere nicht als Laien behandeln. Das mit der Grenzschicht ist richtig, hat eben nicht direkt was mit Turbulenzen etc. zu tun. Verwirbelungen entstehen so erst mal im Kanal nicht. Die Ablösegebiete sind immer vom hydraulischen Durchmesser abhängig. Umso kleiner, umso später bilden sich erst diese Ablösegebiete und somit Verwirbelungen. Wo bei einem klassischen Rundrohr schon bei Re 2320 die Transitionsphase beginnt, kann es bei Kanälen erst bei 10000 sein. Wichtig ist nur zu wissen, das mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit die Grenzschicht immer geringer wird, das gilt auch bei laminarer Strömung.

Mit solchen allgemeinen Aussagen wäre ich übrigens auch vorsichtig. Die theoretischen Betrachtungen gehen immer von einer perfekt laminaren, symmetrisch verteilten Ausgangsströmung aus, in der Wirbel überhaupt erst einmal entstehen müssen. Davon kann in einer Wasserkühlung aber keine Rede sein. Nach Richtungsänderungen hat man erst einmal eine asymmetrische Strömungsverteilung im Kanal (für einige Durchflussmesser sind deswegen 2-5 cm Beruhigungsstrecke pflicht) und außerdem werden sich an vielen Strukturen, insbesondere im Einlassbereich von Kühlern, Wirbelschleppen bilden, deren Ausbreitung und Einfluss eine einfache Reynolds-Betrachtung zunichte machen.

Um ganz ehrlich zu sein: Ich weiß nicht einmal, ob letztere in 0,5-mm-Strukturen überhaupt zulässig wären. Die Strukturen sind schon lange so fein, dass Benetzung und Oberflächenspannung für Kapillareffekte sorgen, welche möglicherweise die simple, freie Strömung überlagern. Auch bewegt man sich damit in Maßstäben, bei denen Oberflächenrauhigkeiten vor und nach Bearbeitung nicht mehr durch einfache Materialkonstanten wiedergegeben werden können. Die meisten Wasserkühlungshersteller, mit denen ich spreche, verfeinern ihre Kühlstrukturen jedenfalls experimentell. Simulationen scheinen eher für die Wasserzu- und abfuhr verwendet zu werden. Zugegebenermaßen sind die deutschen Hersteller auch alle von Bastlernaturen gegründet worden, aber aus dem aerodynamischen Bereich hat mir Blacknoise ähnliches berichtet: Bestende Software modelliert kleine Strukturen einfach nich genau genug.

 

[Duke711]

Zugegebenermaßen sind die deutschen Hersteller auch alle von Bastlernaturen gegründet worden, aber aus dem aerodynamischen Bereich hat mir Blacknoise ähnliches berichtet: Bestende Software modelliert kleine Strukturen einfach nich genau genug.

Es gibt viel Software auf dem Markt. Mit Fluent, Star CCM+ oder OpenFoam kann man so fein vernetzen, das man sich beim Rechenzentrum (Supercomputer) einmieten kann. Bezüglich Kühler reicht einfach ein Layer mit einer Staffelung von 1 -5 Mikrometer aus, dann kann man die Grenzschicht wunderbar auflösen.
Kühler zählen zu den leichten Aufgaben. Anspruchsvoller wird es mit Phasenübergängen, Mehrphasenströmungen, Verbrennungsvorgängen oder großen Ablösegebiete wie bei einer Tragfläche.
Kühler sind so auf dem Niveau von CW Wert Berechnung. Genauigkeit ,je nach Netzgüte, bis zu einem Promille.
Vermutlich fehlt den Kühlerherstellern einfach das Wissen und bezüglich Kühler lohnt sich eine Simulation meistens gar nicht, da es wesentlich weniger Aufwand wäre den Kühler einfach zu vermessen. Simulationen sind oft sogar aufwendiger als Messaufbauten. Man braucht viel Zeit und Wissen um die Simualtion erst einmal zum laufen zu bekommen. Dann bezüglich CFD hohe Rechenkapazitäten und Stromkosten. Die Software kostet dann auch noch was. Man kann aber anhand validierte Simulationen viele physikalsiche Vorgänge besser nachvollziehen, weil man eben die Ergebnisse sehr gut visualisieren kann, jeden einzelnen Strömungsvektor, bis hin zu mikrokosmischen Ebene.

 

[Duke711]

Update:

Fehler bezüglich Berechnung der Wärmekapazität behoben.