Infos zu flow rate

  • Im folgenden ist recht verständlich beschrieben, warum eine höhere flow rate für niedrigere Temperaturen im Wasserkühlungssystem sorgt und warum eine stärkere Pumpe da nicht immer Abhilfe schaffen kann:


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    There is an elementary equation from basic thermodynamics that states that the rate of heat transfer (Q) equals the mass flow rate (M) times a constant (the specific heat of water) times the delta T (fluid temp out minus fluid temp in).


    Q=M x c x Delta T


    In other words, the rate of heat transfer is directly proportional to mass flow rate. You increase the flow rate, you will then increase the rate of heat transfer. Since you cannot mess with mother nature it is very naive to think it works any other way.


    Assume the CPU inserts a constant rate of energy (Q) into the cooling system. Then, from the relationship above, increasing the mass flow rate must result in a smaller delta T because Q remains constant. This smaller Delta T (fluid out - fluid in) also means that the average fluid temperature in the water block is somewhat lower even though the rate of heat transfer has not changed.


    Now lets look at the heat transfer from the CPU to the water. The rate of heat transfer between two points is proportional to the temperature difference between those points. In our case this Delta T (not to be confused with the one above) is the temperature of the CPU minus the average water temperature in the water block. Lowering the average water temperature, as we did above by increasing the flow rate, means we have a little better heat transfer from the CPU to the now somewhat cooler water. The result is that the CPU runs a little cooler.


    This all says that if you increase the flow rate, and everything else remains constant, you will decrease the CPU temperature. However, everything else will not remain constant if you increase the flow rate by using a larger pump. The pump uses some amount of electrical energy. This energy must end up somewhere. A relatively small amount of it is dissapated as heat from the motor. The overwhelming majority of it is converted from electrical energy to mechanical energy in the form of a rotating shaft that does real work on the water. This energy ends up in the water by increasing its temperature. It is called "pump heat" and can be very significant. An Eheim 1048 is rated at 10 watts, almost all of which ends up in the water. I understand a very overclocked CPU is good for upwards of 75 watts. As you can see a smaller pump like the 1048 contributes about 13% to the total heat load on a system with an energy hungry CPU. With other more common CPUs running at 25 to 50 watts, this percentage is much higher and is therfore much more significant.


    As an interesting aside for those non-believers, this is also why excessive use of a blender to mix up frozen orange juice results in the juice not being as cold as expected. Also, nuclear power plants use primarily pump heat (from three or four 6,000 HP pumps) to heat up almost 75,000 gallons of water from 200 degrees F to about 550 degrees in about six hours or less.


    The point here is that there is a trade off in how big a pump to use to increase the flow rate. More flow is beneficial. It is best to achieve the desired flow with a small a pump as possible and flow paths with minimum flow resistance. The bigger the pump, the more heat is added to the system. Eheim makes a 50 watts unit that I see talked about every now and then. This guy is probably a bigger heat load on the cooling system than the CPU itself.


    Bottom Line: If you increase flow rate with the same pump your temperatures will trend in the direction of goodness. If you increase flow rate by going to a bigger pump you will reach a trade off somewhwere where the pump starts putting too much energy into the system and temperatures will start increasing.
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  • Aha eine grössere Pumpe hat also, eine grössere Verlustleistung. Das verstehe ich. Aber wenn man ne Pumpe nicht ins Wasser legt sondern einfach zwei Schläuche anschliesst, wird sie dann auch durch das Wasser gekühlt???? Dann bräuchte man eben ne Pumpe die an einem Ende noch ein Kühlbelch hat.

  • Zitat

    Original von MondGsicht
    Aha eine grössere Pumpe hat also, eine grössere Verlustleistung. Das verstehe ich. Aber wenn man ne Pumpe nicht ins Wasser legt sondern einfach zwei Schläuche anschliesst, wird sie dann auch durch das Wasser gekühlt???? Dann bräuchte man eben ne Pumpe die an einem Ende noch ein Kühlbelch hat.


    Das stimmt dass die Pumpe weniger Wärme ans Wasser abgibt wenn sie nicht als Tauchpumpe eingesetzt wird. Dennoch wird bei einer stärkeren Pumpe Energie freigesetzt, ein Teil davon wandelt sich über die mechanischen Teile in Wärme um und übertragt sich ins Wasser. Der andere Teil geht wohl nach aussen in die Luft.

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  • Und das macht wirklich so viel aus???? wenn ich mir vorstelle mein Prozzi hat 30 Watt und die Pumpe 10!!! ist ja wahnsin!!!
    Hat man ne stärkere Pumpe nicht als Tauchpumpe ist es wirklich schlechter? Naja ob es besser ist ne kleinere Pumpe zu nehmen wegen der flow rate und nicht ne grössere wegen der Eigenverlustleistung. Das kann ich mir nicht so ganz vorstellen

  • Ja eben also es werden wahrscheinlich nicht die ganzen 10W ins Wasser gehen, aber ein grosser Teil davon anscheinend schon. Als Tauchpumpe geht dann natürlich die gesamte Wärme ins Wasser.


    Wichtig finde ich halt auch die anderen Infos zur flow rate, dass es eben mehr bringt wenn die möglichst hoch ist weil sich das Wasser so weniger erwärmt und das sich wiederum auf die Leistung des Wasserblocks etc. auswirkt :)

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  • Währe cool wenn einer mal so ein Test machen könnte. mit ner 1048er und ner 1250er Pumpe.


    Bei einem Höheren Durchfluss ist das warme Wasser schneller beim Radi und wird dadurch schneller Kühler. Die Radi art und grösse spielt da aber sicher auch ne Rolle. Ob das Wasser nun durch ein geschlängeltes Rohr geht oder ob es wie bei einem Autoradi einfach in ein Gefäs kommt das viele Rohre paralell hat.

  • Das Wasser wird insgesamt einfach nicht so warm wenn es eine grössere Flussrate hat. Hier ist natürlich Durchflussgeschwindigkeit nicht zu verwechseln mit Flussrate (durchfliessende Wassermenge pro Zeiteinheit).

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  • Du ich weiss auch nicht, vielleicht 60% oder so, keine Ahnung. Ich denke das ist auch nicht sooo wichtig. Je nach System kann das vielleicht schon was ausmachen, aber so mit nem 100W cpu oder sogar mit Peltiers spielen die paar Wättli zusätzlich von der Pumpe sicher keine Rolle. Eine 1060 benutzt ja eh niemand, ich nehme an er spricht von der wenn er von 50W spricht.

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  • Elektromotoren haben Wirkungsgrade bei 80% rum, es sollten also nur ca. 20 - 25% (gibt ja noch ein wenig Reibung in der Pumpe selber) als Wärme abgegeben werden....


    Das mit der Flowrate ist und bleibt für mich irgendwie zweifelhaft.... Klar die Formel ist richtig, aber ob deren Einsatz hier richtig ist, das will mir nicht so in den Kopf.... :)

    "It really is as useful as a snooze button on a smoke alarm" Jeremy Clarkson


    "Wennsd den Baum siehst, in den du rein fährst, hast untersteuern. Wennsd ihn nur hörst, hast übersteuern" Walter Röhrl

  • Zitat

    Original von tornado
    Elektromotoren haben Wirkungsgrade bei 80% rum, es sollten also nur ca. 20 - 25% (gibt ja noch ein wenig Reibung in der Pumpe selber) als Wärme abgegeben werden....


    Das mit der Flowrate ist und bleibt für mich irgendwie zweifelhaft.... Klar die Formel ist richtig, aber ob deren Einsatz hier richtig ist, das will mir nicht so in den Kopf.... :)


    Physik kannst du nicht überlisten. ;)

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  • Zitat

    Original von tornado
    Elektromotoren haben Wirkungsgrade bei 80% rum


    hä wie bitte? Also wenn du mir ein E-Motor mit nem Wirkungsgrad von 80% zeigst, dann fress ich nen Besen! ;) Der heute höchstmögliche Wirkungsgrad liegt so bei 60% und das nur in sehr wenigen Fällen... Sharky, bitte bestätige das... :D

  • hmm.... ich zitiere mal was :D


    "Wandler elektrischer Energie in mechanische Energie, üblicherweise in eine Drehbewegung, im Sonderfall des Linearmotors in eine lineare Bewegung. Elektromotoren haben im kleinen Leistungsbereich - bis ca. 1000 Watt - typische Wirkungsgrade von 60-90 Prozent, im Bereich höherer Leistungen - über 1000 Watt - sind Wirkungsgrade von 98 Prozent durchaus üblich, liegen also dicht am theoretischen Wirkungsgrad von 100 Prozent."


    http://www.energieinfo.de/eglossar/node35.html#Elektromotor


    Deine 60% wären demnach der schlechteste Fall :)

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  • Achtung: so wie ich den Hoschi oben verstehe geht der Teil welcher in Mechanische Energie umgewandelt wird nachher in Wärme über, da du im geschlossenen Wasserkreislauf eigentlich nur Reibungsverluste hast.


    Das was als Wärme direkt in der Pumpe abfällt wird an die Umgebungsluft abgegeben.

  • So hab ichs ja auch verstanden, aber wird so nicht richtiger.... es gibt schon noch ein wenig zusätzliche Verluste bei der mechanischen Energie, nämlich die Reibung in der Pumpe selber. Weiss nicht genau wie gross die ist, aber so wie das da drinnen aussieht, nur minim...


    Aber trotzdem, ich betrachte das nicht als wirklich relevant. Wenn man die Pumpe als Inline Pumpe braucht, werden, wie du sagstest, die Wärmeverluste schonmal an die Luft abgegeben.
    Aber der wirkliche Grossteil wird schon als mechanische Energie abgegeben, eben als Pump-Kraft :D, egal ob geschlossenes oder offenes System.

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  • Zitat

    Original von tornado
    Aber der wirkliche Grossteil wird schon als mechanische Energie abgegeben, eben als Pump-Kraft :D, egal ob geschlossenes oder offenes System.


    würd' ich auch sagen - die paar Watt aufgrund der Reibung nimmt das Wasser locker auf, das hat eine dermassen riesige Wärmekapazität

    "Höchstgeschwindigkeit und Beschleunigung von 0 auf 100 km/h sind interessante statistische Werte - Werte, die Sie allerdings kaum je verwenden werden. Unser Ansatz im Hinblick auf die Leistung basiert auf der täglichen Fahrpraxis. Eine schnelle Beschleunigung beim Überholen mit wenig Gangwechseln ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal. Sofort verfügbare Kraft bedeutet eine grössere Kontrolle. Und mehr Spass. Sie können sich auf die kultivierte Kraft von SAAB verlassen."