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Hallo zusammen,
ich interessiere mich für den Luftstrom in einem konventionellen Rechner.

Mich interessiert dabei vor allem, welche Temperatur die Luft hat, die den PC wieder verlässt(ich schätze 30°C-40°C)und auch was die maximale Eintrittstemperatur sein darf, die zur Kühlung dienen soll.

Gruß
Ed93

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Hallo Ed,

was willst du denn von uns wissen?
Wie du so etwas simulierst? Welcher Solver? Wie Vernetzen? Tatsächliche Zahlenwerte?
Oder ob schon jemand so etwas gerechnet hat/ Erfahrungswerte hat?

Oder sitzt du selbst dran und wolltest uns das mitteilen?

Grüße
Tobi

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>>welche Temperatur die Luft hat, die den PC wieder verlässt

Das wird wohl vom Lüfter und der verbrauchten elektrischen Leistung abhängen...
Sollen wir jetzt mal raten?

>>was die maximale Eintrittstemperatur sein darf, die zur Kühlung dienen soll.

Das kannst Du dem Datenblatt des Herstellers entnehmen.

Aber entscheidend ist doch wohl die höchste Temperatur, die die elektronischen Bauteile erfahren - oder irre ich mich da?
Um die Temperatur der CPU zu erfahren, kannst Du im Internet Hilfsprogramme finden.

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Rainer Schulze

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Hallo,

Zitat:

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was willst du denn von uns wissen?
Wie du so etwas simulierst? Welcher Solver? Wie Vernetzen? Tatsächliche Zahlenwerte?
Oder ob schon jemand so etwas gerechnet hat/ Erfahrungswerte hat?

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Wie ich bereits geschrieben habe, möchte ich die Lufttemperaturwissen. Sowohl die herauskommende Luft als auch die eintretende.

So wie hier: http://www.andreas-micknass.de/index.shtml?berechnung1m1u11

Zitat:

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Aber entscheidend ist doch wohl die höchste Temperatur, die die elektronischen Bauteile erfahren - oder irre ich mich da?
Um die Temperatur der CPU zu erfahren, kannst Du im Internet Hilfsprogramme finden.

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Die CPU Temperatur herauszufinden ist natürlich kein Problem. Mich interessiert jedoch die Lufttemperatur. Einmal die Temperatur, mit der die aufgeheitze Luft den Rechner verlässt und dann noch die maximale Eintrittstemperatur, mit der man noch kühlen kann. Klar ist jedoch PC anders, ich wollte nur gerne wissen, ob ihr Erfahrungswerte habt oder es abschätzen könnt, was da für Temperaturen sind. Mehr wollt ich garnicht wissen.

Gruß
Ed

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Servus Ed,

also die Eintrittstemperatur ist abhängig davon, wie dein Lebensstil ist. Bei mir ist diese bei ca. 17-19 °C. Wenn ich lüfte (derzeit dann halt auch mal 10°. Die Frage wie hoch die Eintrittstemperatur sein darf ist - forsch gesagt - sehr albern, bezogen auf die Kühlung. Auch mit 60° Eintrittstemperatur wirst du bestimmte Teile kühlen. Meine GPU hat oftmals 85°C-90°C. Entscheidend ist dein DeltaT; ich verweise auf den Herrn FOURIER und natürlich was du für n Austauschvolumen hast.

5m³/h  |  15°C
100m³/h | 45°C

Ich nehme an das du bei Tein mit 45°C die bessere Kühlung hast.

Etwas klüger wäre die Frage: "Wie warm darf meine Eintrittstemperatur sein, sodass meine Komponenten nicht durchbrennen" und selbst die Frage ist etwas einfältig, da heutzutage alles thermisch abgesichert ist und die Kiste einfach ausgeht. Wenn du allerdings wissen möchtest wie hoch die Eintrittstemperatur sein darf, damit normaler (was ist aber normal? High-End Gaming, Rendering, CPU Berechnungen etc.) Betrieb möglich ist, dann könnte man ne Simulation machen.

Dabei musst du aber (wie schon Rainer erwähnte) die ganzen Verbraucher kennen, bzw. eine Ungefähre Vorstellung haben was du wo in thermische Energie umsetzt (Wärmestrom wäre da gut). Die detaillierte Modellierung des Rechners schätz ich auf hoch ein (hab ich selber schon mal gemacht). N haufen numerische Zellen für die Details und viele Grenzschichten zwecks m Wärmeübergang. Fans und Öffnungen erschweren einem das ganze.

Ausgehend davon das du ein Modell hättest, wäre es mit Groovy möglich eine BC zu erstellen, die nach dem stationären Zustand (bspw. alle 500 Iteration) die Temperatur erhöht und zwar solang bis du irgendwo ein Temperaturniveau auf der Oberfläche der Bauteile hast, die zum Ausfall führen würden. Das müsste natürlich in deinem Code als Bediengung vorliegen.

Dann weißt du deine Max. Temp in und weißt auch was rauskommt. Bei mir werden Tout max. 35 - 45°C sein.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Hallo Tobias,

danke, du hast mir sehr geholfen!

Ich habe mich gefragt, ob es da einen Richtwert gibt, den die angesaugte Luft zur Kühlung nicht überschreiten darf und ob es eine Art Mittelwert oder Erfahrungswert gibt für die Lufttemperatur, die den PC verlässt bei maximaler Auslastung.

Das rechnerisch zu bestimmen wäre sehr aufwendig, bei der Vielfalt an Wärmequellen und Materialkonstanten durch diverse Materialien. Auch wären die Luftströmungen nicht leicht kategoriesierbar. In 2D bekomme ich das noch auf Papier leicht hin, aber in 3D wirds schwierig.

Deswegen habe ich auf Erfahrungswerte oder ähnliches gehofft

Gruß
Ed93

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Ich weiß noch meine alten PC-Junkies, die haben ihr Mainboard einfach ohne Chassy zusammengebaut. Somit hat man halt auch keine geführte Strömung und es ist eigentlich das meinste freie Konvektion. Ist natürlich in den Fällen bessern, wenn das Gehäuse keine Führung der Luft hat oder keine Lüfter dran sind. Es kommt natürlich auch drauf an was man für nen PC hat. Der MAC meiner Freundin hat gefühlte 40 ° auf der Tastatur, deswegen musst ich auch schon 2x die GPU reflown, da Lötstellen sich gelöst hatten. Nen normaler PC wird andere Auslastungen und Temperaturen haben wie n Gaming PC oder ein CFD Cluster.

Man kanns ja grob überschlagen. Mein PC verbraucht bei Last ca. 560W. Davon sind sicher mal 80W in der CPU das meiste dann in der Graka und sonst noch irgendwo was. Aber allgemein muss ich die 560W abführen. Wenn man den Volumenstrom und die Eintrittstemperatur hat, kann man ja gemütlich die Ausgangstemperatur ausrechnen, ohne großartig viel zu rechnen oder zu simulieren...

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Ja das stimmt, danke, hab ich garnicht daran gedacht... peinlich

Wüsste gern die Temperatur bei der man sagt, dass sie gerade noch ok ist, um den PC zu kühlen. Klar kann man eine 70°C warme CPU mit 50°C warmer Luft kühlen, nur die Frage ist, ob dies auch ausreicht.

Gruß
Ed

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Aber moment, kann man das wirklich so machen? Ich meine wie groŽder Wärmeübertrag ist, hängt doch auch von der Fläche der Teile und von den Wärmeübergangskoeffizenten von Luft zu Material ab. Und das hängt wiederum von der Anströmrichtung und Geschwindigkeit ab...

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Zitat:

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Original erstellt von Ed93:
Aber moment, kann man das wirklich so machen? Ich meine wie groŽder Wärmeübertrag ist, hängt doch auch von der Fläche der Teile und von den Wärmeübergangskoeffizenten von Luft zu Material ab. Und das hängt wiederum von der Anströmrichtung und Geschwindigkeit ab...

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Das ist korrekt aber hat mit der Ausgangstemperatur nichts zu tun, sofern diese nicht ständig erhöht wird. Nehmen wir nen normalen Rechner, der 200W aufnimmt. Auch nach 100 Stunden wird da nichts kaputt sein, d.h. das die Wärme so abgeführt wird, dass die Bauteile nicht beschädigt werden.

Die Fakten:

• Bestimmter Volumenstrom (da Lüfter)
  
• Bestimmte Eintrittstemperatur (Raumtemperatur)
  
• Bestimmte Leistungsaufnahme (200W)
  
• Energieerhaltung; der PC wandelt alles in Wärme um (gibt keine potentielle, kinetische, chemische Energie die das System beinhaltet)
  

Heißt also die 200W müssen abgeführt werden und daraus kann man die Temperatur der ausströmenden Luft berechnen. Ist quasi (vereinfacht) nichts anderes als ein Rohr in dem eine Heizwendel mit 200W drin ist.

Der Wärmeübergang von Bauteilen zum Fluid ist natürlich Abhängig vom Wärmeübergangskoeffizient. Dieser ist abhängig von Materialdaten, der Re-Zahl, Pr-Zahl, Gr-Zahl... (siehe auch VDI-Wärmeatlas). Da gibts ja genug empirische Gleichungen die die Nusselt-Zahl und damit auch den Wärmeübergangskoeffizienten alpha bestimmen.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Hallo,

mit Re und Pr kann mit Nu berechnen und dann den Koeffizenten, das stimmt. Aber es hat einen Einfluss, ob man ein Rohr oder eine Platte animmt. Für mich wäre die Kühlung einer CPU eher eine Platte als ein Rohr beispielsweise.

Auch bin ich der Meinung, dass die Eingangstemperatur sehr wohl wichtig ist, sie bestimmt die Wärmeleistung und damit letztlich auch den Wärmestrom.

Gruß
Ed

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>>Auch bin ich der Meinung, dass die Eingangstemperatur sehr wohl wichtig ist,...

Ich hatte nicht ohne Grund auf das Datenblatt des Herstellers verwiesen.
Üblich ist, eine maximale Umgebungstemperatur von 30Grad zu spezifizieren.
Bei robust gestalteten Industrie-PCs kann der Wert höher liegen.
Und für besondere Einsatzfälle gibt es auch Rechner, die ohne forcierte Luftkühlung auskommen...

>>Aber es hat einen Einfluss, ob man ein Rohr oder eine Platte animmt.

Das ist völlig unerheblich, wenn man weiß, was man bei einer solchen Vereinfachung berücksichtigen muss. Schließlich ist ein realer Kühlkörper völlig anders geformt als eine einfache Platte oder ein einfaches Rohr.

Aber ist das ganze Geschreibe denn nur eine akademische Diskussion aus reiner Neugierde, oder hast Du ein konkretes Problem?

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Rainer Schulze

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Eine Mischung aus Beidem würde ich sagen. Habe mich gefragt, ob man einen Rechner mit einem geschlossenen Luftkreislauf kühlen kann, ohne das der Wärmetauscher zur Luftkühlung und seine Wasserzufuhr zu große Dimensionen annehmen.

Bin mit allem soweit fertig, nur war mir mit den Temperaturen unsicher.

Gruß
Ed

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Zitat:

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Original erstellt von Ed93:
Hallo,

mit Re und Pr kann mit Nu berechnen und dann den Koeffizenten, das stimmt. Aber es hat einen Einfluss, ob man ein Rohr oder eine Platte animmt. Für mich wäre die Kühlung einer CPU eher eine Platte als ein Rohr beispielsweise.

Auch bin ich der Meinung, dass die Eingangstemperatur sehr wohl wichtig ist, sie bestimmt die Wärmeleistung und damit letztlich auch den Wärmestrom.

Gruß
Ed

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Hey Ed,

du verstehst mich nicht ganz. Der Wärmeübergang ist sehr wohl wichtig wenn man keinen Anhaltpunkt hat was für Temperaturen rauskommen. Meine Intension war die folgende Vereinfachung. Der PC ist die Blackbox die 500 W aufnimmt, da ich weiß das die 500 W in Wärme umgewandelt werden, MUSS die Luft die Wärme aufnehmen. D.h. eine einfache Energiebilanz.

Code:

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h1 geht rein, h2 geht raus und h2 = h1 + Q. 

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Natürlich gehe ich davon aus das die Kiste effizient gekühlt wird. Entsprechend erhält man keinerlei Informationen bezüglich Temperaturen der CPU, der Graka, der South- und Northbridge, des Rams, des Meinboards und was sonst noch so alles verbaut ist. Daher ist es in dieser Überlegung nicht notwendig die Wärmeübergangskoeffizienten zu wissen. Ich hoffe es ist nun klarer. Damit weißt du dann deine Ausgangstemperatur und somit den Energieinhalt. Die Lufttemperatur muss natürlich dann wieder gekühlt werden wenn du die Luft zurückführst.

Ansonsten kann ich an die Aussagen von Rainer verweisen.

PS: Das hier ist das Brett für OpenFOAM,... es geht hier über das Programm und normalerweise nicht über irgendwelchen Projekte die fernab sind (:

PSS: Das die Wärmeübergangskoeffizienten von der Temperatur abhängen ist klar, da Pr(T), da Fluidwerte eingehen und diese eine Funktion der Temperatur darstellen. Gleiches gilt für Re, Gr etc. Entsprechend dann auch für Nu und alpha.

PSSS: Die Kühlung eines Rechners in einem geschlossenen Kreis kann man durchaus machen. So wie sich das anhört hast du eine Luftkühlung des Chassies, welche über einen Wärmetauscher an ein anderes Medium (Wasser?) abgegeben wird. Allein schon die Wärmekapazität von Wasser und Luft sind extrem unterschiedlich, heißt du brauchst einen wesentlich kleineren Wasserstrom als Luftstrom, sofern der Wärmetauscher effizient arbeitet. Allerdings muss man das Wasser auch irgendwie wieder kühlen, wenn man nicht ständig Frischwasser verwendet. Du könntest auch ein Wasser-Reservoir bauen aber das muss man dann ggf. auch wieder kühlen usw.

Aber wieso so kompliziert? Du hast viel mehr Aufwand und Energiekosten/Anschaffungskosten (Pumpe bspw.). Das ist in meinen Augen genau sinnfrei wie beispielsweise das hier: https://www.youtube.com/watch?v=hn3YBE4N_dY

Das ist genauso wie mein damaliges unüberlegtes Unterfangen, die elektronische Zündeinheit meiner Simson zu revolutionieren (mit IC's und lauter so Spielereien). Allerdings ist die Zündung so genial und Robust, dass es überhaupt nichts bringt. Im Gegenteil, das Bordnetz ist voller Störmungen, dass man zuerstmal noch ne Filterschaltung bauen muss. Außerdem ohne Spannungsquelle ist ein IC nicht arbeitsfähig, heißt also der Akku muss gehen und wehe man hat mal das Licht angelassen 

Sollte ich alles richtig verstanden haben, dann würde ich die Luft um ca. 20 - 25°C wieder herunterkühlen und so die Dinge auslegen. Heißt wenn deine Ausgangstemperatur ca. 55° beträgt, dass du wieder auf deine 30°C (in Anlehnung an Rainers Aussage).

Lass dich davon aber nicht demotivieren (: daran weiterzubauen, sind nur meine subjektiven Einschätzungen.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Ja, ich weiß, ich hatte ja vor es erstmal zu simulieren. Bei den Temperaturen war ich mir nur unsicher.
Berechnen kann ich das erstmal näherungsweise nur 2D, das 3D auf papier zu machen ist zu aufwendig. Da eigenen sich Simulationsprogramme deutlich besser.

Ich mach gern Überlegungen solcher Art und tüfteln macht ja auch immer Spaß  .

Aber vielen Dank an dieser Stelle für eure Hilfe!

Gruß
Ed

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Zitat:

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Original erstellt von Ed93:

Ich mach gern Überlegungen solcher Art und tüfteln macht ja auch immer Spaß   .

Aber vielen Dank an dieser Stelle für eure Hilfe!

Gruß
Ed

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Definitiv (:

Sowas mit CFD-Programmen zu simulieren ist aber auch nicht so einfach, da dein Problem schon ziemlich viele Details bedarf. Ich wollte mal einen CPU-Kühler simulieren (ca 80 Rippen). Das ist aber enorm aufwendig, wenn man die Lamellen alle einzeln betrachtet. Hier wäre ggf. ein poröses Medium besser geeignet, aber dann ist die Frage wie der Wärmeübergang ist etc.

Also so einfach ist das letztlich auch nicht.

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Viele Grüße,
Tobias Holzmann

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Ja das stimmt. Ich hab nur etwa 30 Rippen, aber dafür große. Sollte nach meinen Berechnungen funktionieren. Die Verdränugngsdicke wird bei den langen Rippen etwas problematisch, ist aber noch akzeptabel. Ich wollte die Strömung an den kritischen Stellen ohnehin umleiten.

Bei porösen Medien ist die Wärmeleitung schwer einzukalkulieren, bzw. dann auf die Realität übertragbar. Das schöne an Rippen ist, dass so flach sin, dass eine 2D Berechnung schon sehr gut hinkommt.

Gruß
Ed

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