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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Möglichkeiten für Kühlung


Autor: Rotebeete (Gast)
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Hallo,
ich schreibe gerade eine Arbeit für die Uni, und muss mich gerade mit 
dem Thema beschäftigen, wie ich die Elektronik in einem Gerät am besten 
vor hohen Temperaturen schütze. Wir sprechen hier von wirklich hohen 
Temperaturen als bis 250°C oder sogar noch höher.
Natürlich sollen auch nicht geeignete verfahren Betrachtet werden. 
Jedoch ergibt eine Internetrecherche eigentlich immer die selben 
Standartmethoden, so dass ich bei
Gas, Kühlwasser, Flüssigmetallen, Öl und Alkohol als Kühlmittel hängen 
geblieben bin.
Bei Isolatoren sieht es schon schlechter aus, da die Materialvielfalt 
sehr hoch ist und noch dazu sehr unübersichtlich.
Außerdem kam die Überlegung wenn es möglich ist, einen Teil der 
Elektronik in einen weniger warmen Bereich auszulagern.

Naja mit Kühlkörpern ist in dem Temperaturbereich wohl nicht mehr viel 
anzufangen.

Hat noch irgendjemand eine gute Idee wie man die Elektronik noch 
schützen kann? Oder vielleicht eine gute Internetseiten, von mir aus 
auch nur Suchbegriffempfehlung, damit ich irgendwie zu potte komme ohne 
zumindest etwas wichtiges Vergessen zu haben?

Das wäre wirklich super!
Danke schon mal im voraus

Rotebeete

Autor: Rotebeete (Gast)
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Achso, ich gehe von einer Elektronik aus, deren maximale 
Betriebstemperatur bei 125°C Dauerbelastung liegt.

Autor: oszi40 (Gast)
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125 Grad Dauerbelastung ? Huuuuu
Da macht kaum ein Elko mit. Da wird Plaste weich.
Schon mal ins Datenblatt eines Transistors gesehen ?

Schau mal bei der Kosmosforschung vorbei oder nimm einen Kühlschrank.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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oszi40 schrieb:
> 125 Grad Dauerbelastung ?
>

MIL   (weil Anforderung im Projekt)

Oder Bohrlochexploration

Autor: Rotebeete (Gast)
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Ich wollte mich nicht im Bereich Elektronik belehren lassen, sondern 
Kühlverfahren herausbekommen, aber ich verweise auf die Firma Muecap 
deren Snap-in-Elkos bis 145°C reichen.

Mir ging es bei dieser Angabe ausschließlich darum einen groben Anhalt 
zugeben wie weit in etwa herunter gekühlt werden muss. Da reichen mir 
die 125°C erst einmal vollkommen aus.

Gruß Rotebeete

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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welche möglichkeiten der kühlung hast du denn überhaupt, oder anders 
gefragt: kannst du z.b. einen kaltwasseranschluss verwenden, einen 
lufttunnel für frischluft verwenden, oder ist das ganze gekapselt nach 
schutzart weißnichtwas?

Autor: Rotebeete (Gast)
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Verwenden brauche ich gar nichts. Das ganze soll rein theoretisch 
analysiert werden als Alternative zur Hochtemperaturelektronik. Ich kann 
also "rumspinnen" wie ich will, solange die Kühlmethode auch wirklich 
vorhanden ist und nicht von mir frei erfunden wurde.

Autor: Bierkühler (Gast)
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http://de.wikipedia.org/wiki/Jules_Verne
dreht sich im Grab und erzeugt damit Kühlung.

Autor: :::: (Gast)
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Also. Die Umgebungstemperatur ist 125 Grad, die Elektronik produziert 
keine Abwaerme, und der Kontakt zur Umgebung ist sehr gut. Dann wuer ich 
ein Peltier nehmen und die Elektronik auf die kalte Seite packen. d

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Rotebeete schrieb:
> Hallo,
> ich schreibe gerade eine Arbeit für die Uni, und muss mich gerade mit
> dem Thema beschäftigen, wie ich die Elektronik in einem Gerät am besten
> vor hohen Temperaturen schütze. Wir sprechen hier von wirklich hohen
> Temperaturen als bis 250°C oder sogar noch höher.

Hallo,

für einen zukünftigen Wissenschaftler drückst du dich erstaunlich 
unpräzise aus. Wo kommen denn die hohen Temperaturen her? Ist das die 
allgemeine Umgebungstemperatur? Wenn ja wo ist das nächste Reservoir mit 
niedrigerer Temperatur? Falls da keines ist, scheiden die meisten 
üblichen Methoden sowieso aus, dann kannst du nur noch von 250 auf 125 
Grad runterkühlen indem du auf der anderen Seite des Kühlaggregats noch 
viel höhere Temperaturen 250 Grad erzeugst und so die transportierte 
Wärmeenergie an die Umgebung abführst. Beschäfigung mit den Hauptsätzen 
der Thermodynamik würde nicht schaden.

Falls du dagegen z.B. Wasser mit < 125 Grad zur Verfügung hast, dann 
nimm es einfach (leite es durch einen Kühlkörper mit Bohrungen).

Gruss Reinhard

Autor: Fralla (Gast)
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Wie wärs mit Eiswürfel?

Autor: MaWin (Gast)
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Wärmeisolierung alleine bringt's nicht, auch Flüssigkeiten im Kreis 
rumpumpen zunächst einmal nicht.
Du musst aktiv kühlen, also so etwas wie einen Kühlschrank bauen, es sei 
denn, du bekommst kalte Flüssigkeit irgendwoher wo es nicht so warm ist.
Welche Form von Kühlschrank man baut, der nur bis 125 GradC kühlen muss 
(aber wenn er sowieso schon 125 GradC runter kühlt, kann er auch 200 
GradC runter kühlen damit es der Elektronik angenehmer wird), hängt wohl 
von Nebenbedingungen ab, die man so nicht entscheiden kann. Ein Peltier 
ist für solche Differenztemperaturen eher ungeeignet, 10 Peltiers 
hintereinander nicht der Hit, schliesslich muss das letzte die Abwärme 
der vorderen 9 mittransportieren.
Hängt dein Objekt im Vakuum hast du eh ein Problem, weil du die Waerme 
nicht los wirst.

So ganz ohne konkrete Rahmenbedingung kann man dir also nur empfehlen, 
ein paar Sätze der Thermodynamik zu lesen, und festzustellen, daß es 
nicht so viele erfolgreiche Methoden zum Kühlschrankbau gibt.

Autor: kältespray (Gast)
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Kältespray...

Autor: Gast (Gast)
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Kältespray gibt es auch mit Pfefferminz geschmack :D
Kein Witz!

Autor: Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite
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wie wärs mit nem Pletierelement und mit einem Großen Heizkörper und 
einem Kühlkörper?
ICh weis zwar nicht ob diese Dinger bei den Temperaturen noch mitmachen 
aber kanst mal nachlesen...

Grüße Lukas

Autor: Michael (Gast)
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> Verwenden brauche ich gar nichts. Das ganze soll rein theoretisch
> analysiert werden als Alternative zur Hochtemperaturelektronik. Ich kann
> also "rumspinnen" wie ich will, solange die Kühlmethode auch wirklich
> vorhanden ist und nicht von mir frei erfunden wurde.

Klasse, Dir gehts also um die graue Theorie.
Verstehe nicht, wo es in der grauen Theorie Probleme gibt.
Mach nen Wasseranschluss dran, kühl mit flüssigem Stickstoff - in der 
Theorie ist doch sowieso alles möglich wenn Dich die Wirklichkeit nicht 
einschränkt!

Autor: Nitram L. (nitram)
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Hallo Rotebeete,

wenn du schon eine Wärmequelle hast, kannst du diese auch aktiv für die
Kühlung nutzen, ganz ohne mechanische Pumpen und ohne Strom...

Das Stichwort für Googgle: Diffusionsabsorptionskältemaschine


nitraM

Autor: Uwe (Gast)
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Du koenntest die Elektronik in eine Thermoflasche einbauen. Dann musst 
du zum grossen Teil nur noch deine eigene Abwaerme abtransportieren. Die 
wiederum koennte man mit einer Rohrleitung nach Dewarflaschenprinzip 
durch die warme Umgebung hindurch zu einer (auch ziemlich weit) 
entfernten Kuehlstelle bringen.
Vielleicht reicht es auch von da aus einfach die Luft auszutauschen. Auf 
die Weise haben wir neulich einen Schaltschrank gekuehlt. Innen fuer die 
Geraete max. 40 Grad, Raumtemp ca. 45 Grad konstant. Luft wird ueber 2 
Leerrohre angesaugt und einfach in den Schrank geleitet. Es sind 41-42 
Grad innen (normales kleines Schaltschrankgeblaese, funktioniert aber).

bye Uwe

Autor: Stefan M. (celmascant)
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Ich würde eine Flüssigkeitskühlung in Betracht ziehen.
Mann könnte (theoretisch) die Elektronik vergiesen, in ein Gehäuse 
packen und das Gehäuse mit Wasser oder Öl durchströmen.
Oder eben ein Kühlkörper im Gehäuse mit Wasser oder Öl kühlen.

Wir haben LED-Kamerabeleuchtungen die ca. 100-150°C Umgebungstemperatur 
haben.
Da ist am (Metall)Gehäuse einfach eine Kühlplatte an der Rückseite 
angeschraubt. Wenn man jetzt das Kühlwasser (ca. 20° warm) zu doll 
aufdreht, bildet sich aber Kondenswasser an und im Gehäuse, das muss man 
beachten.

Das ganze könnte man auch mit Öl betreiben. Du brauchst eben irgendwo 
eine Möglichkeit wo die Kühlflüssigkeit wieder runtergekühlt wird.
Bei endsprechender Isolation der Leitungen oder genügend Menge kann das 
auch problemlos weiter entfernt stehen.

Eine andere Variante wäre ein Klimagerät, wobei die Standartteile nicht 
für 250° Umgebungstemp ausgelegt sind.

Die Möglichkeit mit den Ansaugkanälen für Frischluft funktioniert auch 
ganz gut. Wir haben in der Firma Messtechnik die max. 25° Umgebungstemp. 
haben darf, um die Messgenauigkeit zu behalten. Da wird mittels 
Klimagerät die Luft gekült, durch isolierte Schläuche zur Messung 
geleitet und die Abluft wieder weggeführt. Funktioniert bei uns auch 
ganz gut bei 40°C Umgebungstemp.

Du musst das ganze natürlich entsprechend stärker auslegen.

Gruss Stefan

Autor: Tom (Gast)
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Wenn ihr, die ihr hier Antworten gebt, die so massiv an der 
Fragestellung vorbeigehen, Ingenieure seid, dann gute Nacht Deutschland.

Was soll das Gerede über Klimageräte und Luftgebläse, guckt euch doch 
mal die extremen Bedingungen an, das wird nicht mit nem 
Baumarktwasserschlauch zu lösen sein.

Autor: MaWin (Gast)
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> die extremen Bedingungen an

Welche extremen Bedingungen ?

Über die Bedingungen wissen wir nichts, 250 GradC aussen, 125 GradC 
sollen nicht überschritten werden, das sind keine anderen Bedingungen 
als im Backofen beim Sonntagsbraten, eine Elektronik in ihn eingepackt 
wird gerade mal 60 GradC warm.

Alle Antworten hier sind Lösungen die zu den oberflächlichen und faulen 
Minimalangaben von RoteBeete passen, der es nicht für nötig befindet, 
weitere Infos nachzuliefern.

Es ist allerdings vergebliche Mühe, die sich die Poster hier machen, das 
RoteBeete sich nicht mehr meldet. Typischer Troll halt.

Autor: Stefan M. (celmascant)
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Das hat ja auch keiner gesagt! Mann mus die Luft ja auch nicht durch 
Schläuche leiten. Da gibt es so komische Teile, die nennen sich Rohre, 
glaube ich.

Aber eignedlich kann ich mich ja beruhigt zurücklehnen, denn ich bin 
kein Ingeneur. Trotzdem finde ich immer wieder Fehler an den Anlagen, wo 
die ingeneure sagen "Das ist unmöglich" Dann zeig ich es ihnen und sie 
bekommen die Kinnlade nicht mehr hoch...

Mein Motto ist eben: Nichts ist unmöglich!

Gruss Stefan.

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Eine Standarte gehört jedenfalls zu den eher untauglichen Verfahren.

Autor: Arc Net (arc)
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oszi40 schrieb:
> 125 Grad Dauerbelastung ? Huuuuu
> Da macht kaum ein Elko mit. Da wird Plaste weich.

Das ist normalerweise kein Problem. Tantalkondensatoren sind bei >= 150 
°C einsetzbar (auch wenn sie meistens offiziell nicht dafür spezifiziert 
sind, werden diese z.T. bei 150 °C getestet). C0G/NP0 oder auch 
X8R-Keramiken und div. Aluminium-Elkos sind bis 150 °C spezifiziert.
Speziellere Dielektrika (C0G/X7R-Varianten) sind teilweise bis 260 °C 
spezifiziert.
http://www.kemet.com/kemet/web/homepage/kechome.ns...

Bei Halbleitern sind mittlerweile auch moderne Sachen bis 210 °C 
spezifiziert (mit entsprechend kürzerer Lebensdauer) z.B.
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ads1278-ht.html

Statt aufwendiger Kühlung würde ich andere Bauteile verwenden.

Autor: Arc Net (arc)
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> Verwenden brauche ich gar nichts. Das ganze soll rein theoretisch
> analysiert werden als Alternative zur Hochtemperaturelektronik. Ich kann
> also "rumspinnen" wie ich will, solange die Kühlmethode auch wirklich
> vorhanden ist und nicht von mir frei erfunden wurde.

Man hätte vllt weiter lesen sollen...

> Bei Isolatoren sieht es schon schlechter aus, da die Materialvielfalt
> sehr hoch ist und noch dazu sehr unübersichtlich.

Warum ist das unübersichtlich?
Vakuum, VIPs(1)/Aerogele(2), Luft. Alles andere ist schlechter.
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_thermal_conductivities

(1) z.B. http://www.nanopore.com/thermal.html bzw.
http://www.nanopore.com/hightemp.html
(2) z.B. http://www.aerogel.com/markets/industrial.html oder
http://www.cabot-corp.com/Aerogel/Industrial-and-Cryogenic

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