Hi zusammen, ich frage mich grad wie man die Wärmeübertragung von Leitpaste und Leitpads berechnet. Die Widerstände werden in W/mK angegeben. Soweit ich weiß steht das W für Watt, m für meter, K für Kelvin, oder? Wie berechne ich nun z.B. die Wärmeübertragung eines Chips mit maximal 50W Abwärme auf einen Kühlkörper? Vielen Dank Gruß Matthias
Matthias M. schrieb: > Die Widerstände werden in W/mK angegeben. Nein, das ist die Wärmeleitfähigkeit von Materialien. Bei Kühlkörpern wird üblicherweise der Wärmewiderstand XX[K/W] angegeben. Wenn du da 50W Wärmestrom durchjagst, gibt es halt die Temperaturerhöhung 50W*XXK/W.
Matthias M. schrieb: > Soweit ich weiß steht das W für Watt, m für meter, K für Kelvin, oder? Nein, 'm' steht für milli. Und der Wärmewiderstand wird in K/W oder meinetwegen in mK/W angegeben. Du hast den Wäremleitwert. Matthias M. schrieb: > Wie berechne ich nun z.B. die Wärmeübertragung eines Chips mit maximal > 50W Abwärme auf einen Kühlkörper? Du addierst alle vorhandenen Wärmewiderstände, also Junction-Case, Case-Kühlkörper und Kühlkörper-Luft und dazwischen noch die Leitpaste. Wenn du jetzt z.B. einen Wert von 5K/W herausbekommst, dann heißt das, dass deine 50W dafür sorgen, dass die Sperrschicht um 250K heißer ist als die Umgebungsluft.
Matthias M. schrieb: > Soweit ich weiß steht das W für Watt, m für meter, K für Kelvin, oder? Hier steht das m aber für milli - ein Tausendstel.
Hier ist die Reche von 7W/mK: https://www.amazon.de/Phobya-XT-W%C3%A4rmeleitpad-120x20x1mm-wei%C3%9F/dp/B0051C287K Wie berechne ich nun wie gut die Wärme vom Chip auf den Kühlkörper geht?
Mist, nur halb gelesen. Du hast recht, bei Isoliermaterialien wird's so angegeben. Die Einheit W/mK ist zusammengekürzt aus Watt mal Meter pro Quadratmeter und Kelvin. Du musst also einfach nur die entsprechenden Werte der Isoscheiben in m bzw. m² einsetzen und den Kehrwert bilden, um den Wärmewiderstand zu bekommen. Und dann weiter wie oben geschrieben.
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Hmm also wenn ich mit 7W/mK arbeite und ein Wärmeleitpad von 5x5cm habe, übertrage ich laut dieser Rechnung über 3kW in 60Sekunden?
Matthias M. schrieb: > Hmm also wenn ich mit 7W/mK arbeite und ein Wärmeleitpad > von 5x5cm habe, Die Dicke fehlt. Im Screenshot ist eine Dicke von 5cm (!!!) angegeben. Ich bin nicht sicher, ob das das ist, was Du wolltest.
Hmm ok, wenn ich aber die Länger auf 0.005m (also 5mm, das haben meine Pads auch wirklich) stelle dann erhalte ich einen Wert von 315.000W ! https://www.hilfreiche-tools.de/elektrik/waermeleitung-berechnen.html
Was willst du genau berechnen? Die Chiptemperatur? Dann kannst du näherungsweise davon ausgehen, dass die gesamte Wärme über die Kontaktfläche übertragen wird (der gesamte Chip muss dazu vollflächig verklebt sein). Du hast 50W Abwärme, ein Wärmeletpad mit der Dicke d=1mm und der Wärmeleitfähigkeit 7 W/(K*m), sowie der Klebefläche A. Nehmen wird als Beispiel A=5cm x 5cm=2500mm². Das fourriersche Gesetz sagt:
zur Temperaturdifferenz umgestellt und eingesetzt:
Die Temperatur auf dem Chip ist dann also 2,9°C höher, als direkt unter dem Kühler (Der dann auf dem Wärmeletipad montiert ist).
natürlich, hab ich mich wohl vertippt. dQ/dt ist der Wärmestrom, lambda die Wärmeleitfähigkeit, A die von der Wärme durchströmte Fläche und d die Dicke der durchströmten Schicht.
Ja genau diese Berechnung habe ich gesucht! Vielen Dank!! Ich möchte wissen wie viel wärmer der Chip im Vergleich zum Kühlkörper ist. Was setze ich in deiner ΔT Formel denn für K und m ein?
Gerd schrieb: > Das sind die Einheiten, Kelvin und Meter ;-) Hmm... und wie lauten die in meinem Fall?
Quatsch Milli. Das sind Meter. Quadratmeter (Fläche) durch Meter (Dicke) gekürzt.
Kelvin und Meter ;-) Alle Einheiten kürzen sich raus, bis auf das Kelvin, weil du ja eine Temperatur suchst. Nochmal die Formel:
Da setzt du für dQ/dt den Wärmestrom ein (50W), für A die durchströmte Fläche (also bei 5x5 cm =2500mm²), für d die Dicke der durchströmten Schicht (1mm ist das Leitpad dick) und für lambda die Wärmeleitfähigkeit der Schicht (Bei dem Pad 7 W/(Km)). Das hatte ich ja beispielhaft durchgerechnet, da würden etwa 2,9°C raus kommen.
Matthias M. schrieb: > Gerd schrieb: >> Das sind die Einheiten, Kelvin und Meter ;-) > > Hmm... und wie lauten die in meinem Fall? Temperaturunterschied in Kelvin/°C ist dein Rechenergebnis, Meter die Dicke des Pads bzw. der Leitpastenschicht und die Leistung (Wärmestrom) hast du schon. Wenn die Dicke sehr klein wird, wird der Temperaturunterschied verschwindend gering. Hat Gerd doch schon alles vorgerechnet. Wie groß dein Chip ist, musst du schon selbst wissen.
Btw: 1mm ist für Leitpaste schon viel zuviel, die muss hauchdünn aufgetragen werden. Das verbaseln die ahnungslosen PC-Selbstbauer meistens, da kommt dann ein dicker Klecks Leitpaste drauf weil "viel hilft viel" und dann wundert man sich warum die CPU nach nem Jahr aussteigt.
Ok vielen Dank, konnte es nun nachvollziehen. Mir war nicht klar dass sich K und m rauskürzen. Vielen vielen Dank!
Naja mein Pad ist 5mm dick. Da komm ich auf einen Temp. Unterschied von 14°C. Für meine Zwecke sollte das passen.
THOR schrieb: > Btw: 1mm ist für Leitpaste schon viel zuviel, die muss hauchdünn > aufgetragen werden. Es ging hier um Pads, keine Paste!
Bedeutet das eigentlich dass der Kühlkörper den Chip in neinem Fall immer mit einer Differenz von 14 Grad folgt? Oder hilt das nur begrenzt?
Das kann man im statischen Fall erstmal so annehmen. Wenn du schnelle Änderungen beim Wärmestrom hast, musst du auch die thermische Trägheit des Systems beachten um genauere Aussagen über die Temperaturen machen zu können. Bei Kühlern geht es ja darum abzuschätzen, ob bei Vollast und hoher Außentemperatur genug Wärme abgeführt werden kann. Dazu reicht die Formel aus. Um die genauen Temperaturen zu bestimmen, gerade wenn das System dynamisch ist, taugt die natürlich nicht.
Matthias M. schrieb: > Bedeutet das eigentlich dass der Kühlkörper den Chip in neinem > Fall > immer mit einer Differenz von 14 Grad folgt? > > Oder hilt das nur begrenzt? Bei 50 Watt. Bei weniger entsprechend weniger. @Huh: Das war im Eingangspost nicht so klar dargestellt. Ich entschuldige mich herzlichst bei dir!
THOR schrieb: > @Huh: Das war im Eingangspost nicht so klar dargestellt. Ich > entschuldige mich herzlichst bei dir! Nicht nötig, schon gut :-) Er hat das ja erst später geschrieben. Auch im Titel ist die Rede von Paste.
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