Hallo zusammen Ich hatte eine Idee für eine Wasserkühlung und frage mich ob das so realisierbar/sinnvoll ist. Die Idee: In einer "normalen" Wasserkühlung wird der Druck mittels Vakuumpumpe auf etwa 0.3 Bar gesenkt, so dass das Wasser bereits bei ~70 Grad Celsius verdampft. Beim verdampfen absorbiert das Wasser eine sehr grosse Menge an Energie in Form von Verdampfungsenthalpie. Diese muss natürlich über einen Radiator wieder abgegeben werden. Übersehe ich hier irgendetwas? Danke für alle Antworten.
Sobald an irgendeiner Stelle im Kreislauf die Siedetemperatur erreicht wird, dehnt sich das Kühlmittel aus und deine Vakuumpumpe fängt an, Kühlmittel nach draussen zu befördern. Übliche Kühlwasserschläuche sind vermutlich nicht unterdruckfest und ziehen sich zusammen.
Die Vakuumpumpe muss ja nur am Anfang aktiviert sein. Das verdampfte Wasser kondensiert am Radiator wieder und senkt den Druck.
Unter Umständen macht die Kühlwasserpumpe Probleme, wenn sie Wasserdampf fördern soll.
Oder es bilden sich irgendwo im Kühlkreislauf Dampfblasen, die nicht mehr abtransportiert werden. Der Unterdruck bleibt auch nur bestehen, solange die wärmste Stelle unter 70°C bleibt. Steigt die Temperatur, beispielsweise weil der Kondensator nicht ausreichened kühlt, dann steigt auch der Druck an. Also physikalisch gesehen funktioniert das schon, aber aus technischer Sicht sind da unter Umständen ein paar Probleme zu lösen.
Emilio F. schrieb: > Die Vakuumpumpe muss ja nur am Anfang aktiviert sein. Das verdampfte > Wasser kondensiert am Radiator wieder und senkt den Druck. Das würde heissen, bei 70°C dürfen nur Wasser (sagen wir mal 50% des Volumens) und Wasserdampf (die restlichen 50%) im Kühlkreislauf sein. Wenn der Kühlkreislauf dann nur 20°C oder so hat, sinkt der Druck noch viel weiter, du hast praktisch ein Vakuum. Dein Kühlkreislauf muss das aushalten, sonst passiert das hier: https://www.youtube.com/watch?v=vcsxB5dKJMg
Also wenn das Wasser im Kreislauf annähernd 70°C hat, den das muß es um an der warmen Stelle den Aggregatzustand zu wechseln würde das bedeuten das man versucht mit heißen Wasser noch heißere Komponenten zu kühlen, oder? Ein klassische Wasserkühlung tut doch am besten wenn das Wasser im Kreislauf, und damit alle angebundenen Komponenten möglichst kalt sind. Allein um die thermische Kapazität des Wassers auszunutzen.
Interwebz schrieb: > Ein klassische Wasserkühlung tut doch am besten wenn das Wasser im > Kreislauf, und damit alle angebundenen Komponenten möglichst kalt sind. Nicht unbedingt. Wenn die Temperatur unter ca. 20° sinkt, gibts oft Probeme mit Kondensation. Bei Wasserkühlung kann man die Leistung meist am besten steigern, wenn man schneller pumpt.
Emilio F. schrieb: > Übersehe ich hier irgendetwas? Das ist dann keine WaKü mehr sondern eher ein Kühlschrank. Das müsste man bei den Anschlüssen beachten (hartgelötete Kupferrohre statt PETG) und die Pumpe wäre verglichen zu einer D5 verdammt laut. Heatpipe wurde hier schon genannt - das wäre die bessere Alternative. Die arbeitet i.d.R. auch nur mit Wasser aber braucht überhaupt keine Pumpe. Eine 6-8mm dicke Heatpipe müsste ~100W abführen können. Es gibt PC Gehäuse die mitttels Heatpipes passiv kühlen - die sind aber verdammt teuer.
Interwebz schrieb: > Also wenn das Wasser im Kreislauf annähernd 70°C hat, den das muß es um > an der warmen Stelle den Aggregatzustand zu wechseln würde das bedeuten > das man versucht mit heißen Wasser noch heißere Komponenten zu kühlen, > oder? Genau. Man kann aber dasselbe Prinzip auch mit anderen Medien mit geringerer Siedetemperatur verwenden oder bei Wasser bleiben, aber den Betriebsdruck weiter verringern. > Ein klassische Wasserkühlung tut doch am besten wenn das Wasser im > Kreislauf, und damit alle angebundenen Komponenten möglichst kalt sind. > Allein um die thermische Kapazität des Wassers auszunutzen. Der eine Trick bei der Verdampfungskühlung ist, dass man damit sehr viel mehr Wärme transportieren kann als es durch die Wärmekapazität einer Flüssigkeit möglich wäre. Der andere Trick ist: man kann das ohne irgendeine Betriebspumpe realisieren. Aber, wie andere bereits angemerkt haben: die Heatpipe wurde schon vor fast hundert Jahren erfunden... Und heute kann man einfach eine fix und fertig kaufen, für recht kleines Geld...
Hallo Emilio. Emilio F. schrieb: > Hallo zusammen > > Ich hatte eine Idee für eine Wasserkühlung und frage mich ob das so > realisierbar/sinnvoll ist. > Die Idee: In einer "normalen" Wasserkühlung wird der Druck mittels > Vakuumpumpe auf etwa 0.3 Bar gesenkt, so dass das Wasser bereits bei ~70 > Grad Celsius verdampft. Beim verdampfen absorbiert das Wasser eine sehr > grosse Menge an Energie in Form von Verdampfungsenthalpie. Diese muss > natürlich über einen Radiator wieder abgegeben werden. Das was Du vorhast nennt sich "Siedekühlung". > Übersehe ich hier irgendetwas? Eine Menge kleiner technologischer Detailprobleme. Siehe meine Vorschreiber. Du kannst allerdings in etwa die gleiche Wärmemenge abführen, wenn Du das ganze bei Normaldruck betreibst, nur auf einem 30°C höheren Temperaturniveau. Wenn das immer noch ausreichend ist, wäre die Umsetzung deutlich einfacher. Noch etwas: Bei einer Siedekühlung dieser Form hast Du es immer mit zwei Medien zu tun: Flüssigkeit und Dampf. Gemischt ist das etwas problematisch zu zirkulieren. Du solltest das System so anlegen, dass nach Möglichkeit die Umwälzpumpe in einem Bereich liegt, wo immer Flüssigkeit sein sollte. Also unmittelbar nach dem Kühler vor eintritt in den Verdampfer. Was bei Siedekühlung oft sehr gut funktioniert, ist natürliche Konvektion. Setzt aber (meistens, ausser bei Heatpipes) voraus dass die Schwerkraft immer in die gleiche Richtung wirkt. Also auf den Kopf stellen oder auf die Seite legen führt zu sehr eingeschränkter Funktion der Kühlung. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Hallo c-hater. c-hater schrieb: > Aber, wie andere bereits angemerkt haben: die Heatpipe wurde schon vor > fast hundert Jahren erfunden... Wenn Du dass Prinzip wie in alten Bäckereibacköfen*) der Ähnlichkeit halber unter "Heatpipes" einordnest, wohl deutlich über 150 Jahre. ;O) *)Dickwandige verschlossene Eisenrohre mit teilweiser Wasserfüllung ragen schräg aus einer Feuerung in den Backraum. Im unteren Teil in der Feuerung siedet das Wasser, der Dampf steigt nach oben in den Bereich des Backraumes, kondensiert dort an der Rohrwandung und läuft die Schräge wieder hinunter in den Feuerungsbereich. Heatpipes haben statt Schräge und Schwerkraft die Kappillarwirkung. Natürlich ist das ganze noch mit Sicherheitsventilen versehen. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Bewegte Luft kann den Unterdruck ersetzen. Eine feuchte Oberfläche, die angeblasen wird, dürfte die gleiche Kühlleistung bringen. Das Prinzip ist ja schon älter - nennt sich "Schwitzen" ;-)
foobar schrieb: > Bewegte Luft kann den Unterdruck ersetzen. Eine feuchte Oberfläche, die > angeblasen wird, dürfte die gleiche Kühlleistung bringen. ...wenn sie groß genug ist. Das aber genau ist typischerweise das Problem, was man bei der Kühlung von Elektronik hat: die Oberfläche der Wärmequelle ist sehr klein.
Anderes Kühlmittel mit mehr Transportkapazität? Galden® HT - Low Boilers?
Emilio F. schrieb: > Beim verdampfen absorbiert das Wasser eine sehr > grosse Menge an Energie in Form von Verdampfungsenthalpie. Blöd nur, daß Gase (Dampf) sehr schlechte Wärmeleiter sind. In Kraftwerken macht man es daher genau umgekehrt. Der Druck wird erhöht, damit das Wasser erst bei 300°C verdampft.
Harald W. schrieb: > Nicht unbedingt. Wenn die Temperatur unter ca. 20° sinkt, gibts > oft Probeme mit Kondensation. Aber sicherlich nicht bei einer gebräuchlichen Wasserkühlung. Denn die kann nicht unter die Umgebungstemperatur kühlen und somit auch kein Kondens.
teoretisch physikalisch funktiniert das. Technisch bekommst du eine vor Ort gebaute Rohranlage nicht stabil unterdruckdicht. Wie gross ist das? Wieviele kW bei welchen Temperaturen musst du wegkühlen? Es gibt viele technische Kühlmittel. Danfoss bietet dir sogar eine App an das richtige Kühlmittel zu wählen.
Höchstens einige 100 Watt Verlustleistung. Es geht mehr um den spass an der Entwicklung als um die Sinnhaftigkeit.
Eine "normale" Kühlung funktioniert in einem geschlossenen Kreislauf. Egal ob mit Unterdruck oder Überdruck (KFZ) das Stichwort hierbei lautet: Geschlossen. Da soll ja nichts kochen. Sollte es nämlich zum "Kochen" - egal bei welcher Temperatur - kommen, bekommt Deine Unterdruckerzeugung dicke "Backen". Eine Heatpipe ist ein in sich geschlossenes System, bei dem explizit das Verdunsten, bei einer systembedingten Temperatur, zur Anwendung kommt. Geht aber nicht, wenn Du dem System nicht auch einen Bereich zum Kondensieren zur Verfügung stellst. Also genaugenommen ist das Ganze nur ein Wärmetransporter und kein Kühlsystem. Natürlich gibt es dieses auch zum Kaufen/Nachrüsten. Sonderwünsche sind dabei aber - im normalen monetären Bereich - nicht vorgesehen. Aber wie auch immer. Dein System soll ja durch den Unterdruck (früheres Kochen) und der geringeren Systemtemperatur mehr Wärme abführen. In dem Moment, wo es aber kocht, ist der Unterdruck weg. Bleibt also nur noch die geringere Vorlauftemperatur über. Die wiederum ist aber nur ein Problem der Kühlleistung. Hier hat dann aber die Katze endgültig, ihren eigenen Schwanz, erreicht.
> Blöd nur, daß Gase (Dampf) sehr schlechte Wärmeleiter sind.
In Kraftwerken macht man es daher genau umgekehrt. Der Druck wird
erhöht, damit das Wasser erst bei 300°C verdampft.
Du hast da was falsch verstanden. Dampf ist ein extrem guter
Waermeleiter, Den wirst du mit mehr oder weniger gar nichts
uebertreffen. Einer der Besten phononischen Waermeleiter (festkoerper)
ist zB Diamant, besser als Metalle. Keine Chance. Und Wasser hat extrem
gute Werte, besser wie Alkohole, Oele, usw.
Weshalb hat man bei Dampfturbinen eine hohe Betriebstemperatur ? Weil es
sich um eine thermodynamische Maschine handelt, welche den hoechsten
Wirkungsgrad bei der hoechsten Temperaturdifferenz hat.
Siedekuehlung hat mehr Transportkapazitaet wie Fluessigkuehlung.
Vergleiche die Verdanpfungswaerme mit der (fluessig-)Waermekapazitaet
mal DeltaT, pro Gewichtseinheit.
Wenn man den Siedekreislauf mit einem Kompressor versieht hat man eine
Waermepumpe, bedeutet, die Kondensationstemperatur kann hoeher wie die
Verdampfertemperatur sein. Wenn man das so will, resp haben muss ...
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Joggel E. schrieb: > Dampf ist ein extrem guter > Waermeleiter Nö, Dampf ist ein guter Wärmeisolator. Z.B. kannst Du kurz in flüssigen Stickstoff fassen, der Dampf schützt Dich vor Erfrierung. Du kannst auch mal einem Wassertropfen auf der heißen Herdplatte zuschauen, wie er ewig braucht zum Verkochen, da ihn die Dampfblase darunter gut isoliert. Die Effekte in einer Heatpipe beruhen darauf, daß sie absolut dicht ist. Einen großen Wasserkreislauf dicht zu bekommen, ist mit großem Aufwand verbunden.
>Du hast da was falsch verstanden. Dampf ist ein extrem guter >Waermeleiter Das würde ich so nicht unterschreiben. Beim Transport von Wärme spielt u. v. A. die Masse eine Rolle. Die aber ist beim Dampf nicht besonders hoch. Natürlich kann man mit der "Fließgeschwindigkeit" spielen, aber da ist auch bald Schluss.
Peter D. schrieb: > Die Effekte in einer Heatpipe beruhen darauf, daß sie absolut dicht ist. Und vor allem darauf, dass das Kühlmedium auf der einen Seite verdampft und auf der anderen wieder kondensiert. Der "Wärmetransport" passiert dadurch hauptsächlich über die Verdampfungsenthalpie / Kondensationswärme. Deshalb ist dann die Wärmeleitfähigkeit oder -Kapazität der Kühlflüssigkeit, auch als Dampf, mehr oder weniger egal. Dicht sein muss die Heatpipe, damit sich der (über Unterdruck) eingestellte Siedepunkt nicht verschiebt, und natürlich damit man kein Wasser nachfüllen muss... d.H, falls der TE seine "normale Wasserkühlung" in eine große Heatpipe umbauen will, sollte er starre Rohre verwenden, ggfs. mit Glasfaser/Kupferwolle/... gefüllt für den Kapilareffekt, braucht dafür aber auch keine Wasserpumpe mehr und die Vakuumpumpe nur ab und an um "Vakuum nachzufüllen", wenn zuviel davon verlorengegangen ist.
In diesem Thread fühlt man sich in die Jahre um 2005 zurückversetzt. :)
Sebastian S. schrieb: > Beim Transport von Wärme spielt u. v. A. die Masse eine Rolle. Die aber > ist beim Dampf nicht besonders hoch. Man nennt die Dinger nicht ohne Grund "thermische Supraleiter". > Natürlich kann man mit der > "Fließgeschwindigkeit" spielen, aber da ist auch bald Schluss. Schallgeschwindigkeit setzt der Sache eine harte Grenze. "Some heat pipes have demonstrated a heat flux of more than 23 kW/cm², about four times the heat flux through the surface of the sun Quelle: "https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pipe Mit einer (in der Teeküche selbstgebauten Gravitationswärmerohr), Medium Wasser, Mantelmaterial handelsübliches (Heizungs-)Installationskupferrohr, sind beeindruckende Transportleistungen bei wenigen Kelvin differenztemperatur problemlos zu erreichen. BTDT als Experiment. MaWi N. schrieb: > In diesem Thread fühlt man sich in die Jahre um 2005 zurückversetzt. :) LOL, ertappt. Ein damaliges Heizmonster (AMD-CPU) war mein Grund "mal eben schnell" eine pipe selber zu erbasteln :D Ging nie als Produktivkühlung in Betrieb, zu gross war der gesamte Montageaufwand des reichlich schweren Konstuktes. Aber gelernt (und Dampfdruckkurven nicht nur verstanden, sondern auch kapiert) habe ich dabei mit vielen Tagen Spass; das wars Wert. Lehrgeld: das zusammenlöten/verschliessen sollte besser nicht gleichzeitig mit dem Ausgasen des überschüssigen Wassers (zwecks Vakuumierung) in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgen, weil: -solche Schnappsideen zur Vereinfachung völlig ungeeignet sind -Die Küchenwaage sich in den unmöglichsten Momenten selbst Auto-power-off -Mit Überdruck auseinanderfliegende Kupferrohre, bei gleichzeitigem Heissdampfaustritt zu übelsten Unfällen (die meisten Unfälle passieren daheim in der Küche) führen können... Sprichwort: "Kinder und besoffene haben oftmals einen Schutzengel" Da ist was wahres dran :D
>>Natürlich kann man mit der "Fließgeschwindigkeit" spielen, aber da ist auch bald Schluss. >Schallgeschwindigkeit setzt der Sache eine harte Grenze. Die Waermeleiter mit der Schallgeschwindgkeit sind eine andere Klasse. Auch sehr effizient. Technologisch etwas anspruchsvoller wie Heatpipes, dafuer einsetzbar in Bereichen wo man nicht mit Kondensation arbeiten kann.
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