Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Thermischer Widerstand Würfel


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von Andi (Gast)


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Hallo liebe Forengemeinde,

ich habe grade ein kleines Problem. Ich muss den thermischen Widerstand 
eines Kupferblocks abschätzen, der auf fünf Seiten isoliert ist (wird 
als ideal angenommen, d.h. kein Wärmeaustausch) und auf einer Seite an 
einen Wärmespreizer anliegt, so dass davon ausgegangen wird, dass diese 
Seite eine homogene Wärmeverteilung aufweist. In der Mitte des 
Kupferblocks befindet sich eine Wärmequelle in Form eines Zylinders, 
welcher komplett von der Oberseite bis zur Unterseite durchgeht.

Wie kann ich den Wärmewiderstand zwischen Wärmequelle und Wärmespreizer 
berechnen? Dazu bräuchte ich die mittlere wirksame Fläche und die 
relevante Weglänge, hierfür fehlt mir im Moment jedoch der richtige 
Denkanstoß bzw. die richtigen Stichworte für die nötigen mathematischen 
Grundlagen.

Viele Grüße,
Andi

: Verschoben durch Moderator
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Andi schrieb:
> eine Wärmequelle in Form eines Zylinders, welcher komplett von der
> Oberseite bis zur Unterseite durchgeht.
Und wo ist die offene Seite des Würfels? Oben oder unten? Oder links 
oder rechts? Sitzt der Zylinder also einseitig auf dem Heatspreader auf? 
Oder ist er parallel dazu im Kupferblock?
Sicher auch interessant: welchen Durchmesser hat der Zylinder und welche 
Kantenlänge der Kupferklotz?

Andi schrieb:
> Wie kann ich den Wärmewiderstand zwischen Wärmequelle und Wärmespreizer
> berechnen?
Ich habe ein wenig den Verdacht, dass das recht aufwändig ist und eine 
Simulation der naheliegende Weg wäre...
Siehe z.B. das dort:
http://berndglueck.de/dl/?dl=Waermeleitung+Bericht_Waermeleitung.pdf

: Bearbeitet durch Moderator
von Der Andere (Gast)


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Andi schrieb:
> In der Mitte des
> Kupferblocks befindet sich eine Wärmequelle in Form eines Zylinders,
> welcher komplett von der Oberseite bis zur Unterseite durchgeht.

Heisst das die Erzeugung erfolgt im Inneren des Cu Würfels?

Also 5 Seiten isoliert und nur eine Seite an dem "Wärmespreizer"?

Wahrscheinlich ist der innere WW des Cu Blocks vernachlässigbar und nur 
der Übergangswiderstand relevant.

von Andi (Gast)


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Schon mal vielen Dank für eure Bemühungen.

Der Zylinder verläuft parallel zu dem Heatspreader, berührt diesen also 
nicht. die Grundfläche des Würfels ist ungefähr 35mm+35mm und die Höhe 
beträgt 70mm. Der Durchmesser des Zylinders beträgt 18mm, der Zylinder 
verläuft dabei von oben nach unten.

Der Wärmewiderstand darf leider nicht vernachlässigt werden, da es dabei 
um die Parameterabschätzung eines Messtandes geht und der 
Wärmewiderstand somit eindeutig zu einer Abweichung führen würde.

von antosch (Gast)


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würfel? mit 35*35 und höhe 70, schummelwürfel?

von Andi (Gast)


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Dann halt Quader, die Abmessungen sind irrelevant, da ich kein Ergebniss 
will, sonder ein Lösungsverfahren!

von Der Andere (Gast)


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Andi schrieb:
> Der Zylinder verläuft parallel zu dem Heatspreader, berührt diesen also
> nicht. die Grundfläche des Würfels ist ungefähr 35mm+35mm und die Höhe
> beträgt 70mm. Der Durchmesser des Zylinders beträgt 18mm, der Zylinder
> verläuft dabei von oben nach unten.

Sorry ich verstehe jetzt zumindest gar nichts mehr.
Die universelle Sprache der Mechanik ist die technische Zeichnung.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Andi schrieb:
> Der Zylinder verläuft parallel zu dem Heatspreader, berührt diesen also
> nicht. die Grundfläche des Würfels ist ungefähr 35mm+35mm und die Höhe
> beträgt 70mm. Der Durchmesser des Zylinders beträgt 18mm, der Zylinder
> verläuft dabei von oben nach unten.
Wenn ich mir das jetzt vorstelle, dann steht der Heatspreader senkrecht, 
der Zylinder geht ebenfalls senkrecht auf 70mm Länge durch einen 70mm 
langen und 35mm breiten Kupferklotz, der mit einer 70x35mm² großen 
Seitenfläche an den Heatspreader gekoppelt ist. Richtig?
Wenn nicht, dann wirds Zeit für eine Zeichnung...

> Der Durchmesser des Zylinders beträgt 18mm
Und der Zylinder ist homogen warm?

> der Zylinder verläuft dabei von oben nach unten.
Diese Information ist sehr wahrscheinlich irrelevant.

: Bearbeitet durch Moderator
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Andi schrieb:
> Dann halt Quader, die Abmessungen sind irrelevant, da ich kein Ergebniss
> will, sonder ein Lösungsverfahren!

Wenn es schon an solchen elementaren geometrischen Formen, die man 
üblicherweise schon in der Grundschule lernt, scheitert, müssen wir uns 
um den Rest auch kaum noch Gedanken machen.

von Der Andere (Gast)


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Andi schrieb:
> sonder ein Lösungsverfahren!

da Fragen nicht beantwortet werden und die Beschreibung verworren 
bleibt:
ist die Lösung eindeutig FEM
z.B.:

Lothar M. schrieb:
> Ich habe ein wenig den Verdacht, dass das recht aufwändig ist und eine
> Simulation der naheliegende Weg wäre...
> Siehe z.B. das dort:
> http://berndglueck.de/dl/?dl=Waermeleitung+Bericht_Waermeleitung.pdf

von Georg (Gast)


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Der Andere schrieb:
> ist die Lösung eindeutig FEM

Ja. Es gibt Formeln für die Leitung von einer Oberfläche zur 
gegenüberliegenden, für die unzähligen anderen Möglichkeiten, wie Wärme 
innerhalb und aus dem Quader heraus fliesst, gibt es garantiert keine 
fertige Formel - also simulieren.

Georg

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