Hilfe: Verstehe die Mischtemperatur im Wasserkreislauf nicht

[jahuca]

Ich lese gerade die FAQ und stolpere über folgende Aussagen:

4.09 Wo positioniere ich den Radiator am besten im Kreislauf?

Viele haben den Radiator direkt hinter die Wärmequelle im Kreislauf geschaltet, da er dort am wirksamsten das Wasser kühlen kann. Aufgrund der Mischtemperatur im Wasserkreislauf ist es aber eigentlich egal, wo der Radiator positioniert wird. Nach Messungen ist das Wasser nachdem es durch einen Radiator geflossen ist nur marginal kälter. Wenn mehrere Komponenten gekühlt werden, ist es somit auch nicht sinnvoll, zwischen einzelne Komponenten Radiatoren zu schalten. Es wird sich immer wieder eine Mischtemperatur im gesamten Kreislauf einstellen. Durch einen zusätzlichen Radiator wird nur die Wassertemperatur im ganzen Kreislauf gesenkt, weil insgesamt mehr Abgabefläche für die Wärme vorhanden ist.

Warum ist es egal wo der Radiator positioniert wird und warum is das Wasser, das durch den Radiator geflossen ist nur marginal kälter?
Angenommen ich habe zwei Grafikkarten parallel im Betrieb. Sollte es nicht so sein, dass das Wasser direkt nachdem es die erste Grafikkarte passiert hat viel heisser ist und deswegen wäre es doch sinnvoll den Radiator zwischen den beiden Grafikkarten zu schalten bevor das schon heisse Wasser die zweite Grafikkarte erreich?

Wenn das Wasser durch den Radiator nur "marginal" kälter wird, an welcher Stelle gibt das Wasser die meiste Hitze ab?

 

[DXxx]

Guten Morgen,

die Wassertemperatur ist im Kreislauf relativ gleich. Es wird nicht so viel Hitze erzeugt wie man meint, nach der GPU z.B. kocht die Flüssigkeit NICHT um dann im Radiator extrem runter zu kühlen.

Den Radiator bzw. die Radiatoren solltest Du so positionieren, das sie gut mit Luft versorgt werden und die Wärme an die Umgebung abgeben können.

Gruß
Dirk

 

[Shariela]

"Haben zwei Körper unterschiedlicher Temperatur Kontakt, so gibt der Körper mit höherer Temperatur Wärme an den Körper mit niedriger Temperatur ab. Dieser Vorgang läuft solange ab, bis beide Körper die gleiche Temperatur (Mischungstemperatur) erreichen. Die abgegebene Wärme ist gleich der aufgenommenen Wärme."

Es ist also relativ egal wie du den Kreislauf aufbaust. Wie DXxx erklärt hat, sollte der Radiator zweckmäßig plaziert werden.

 

[Dampfkanes]

Hallo,

sofern Du zuerst nacheinander alle Hitzeerzeuger und dann nacheinander alle Radiatoren im Kreislauf hast, wird es sehr wohl eine kühlste Stelle im Wasserkreislauf geben und auch eine wärmste Stelle.
Nach den Wärmeerzeugern wird es am wärmsten sein und nach den Radiatoren am kühlsten.

Die Frage ist nur, wie groß dieser Unterschied überhaupt sein wird. Dies hängt zum einen von der Verlustleistung Deiner Hardware ab und zum anderen von dem Durchfluss in Deinem System.
Je höher der Durchfluss ist, desto geringer ist der Temperaturunterschied.

Bei meiner Kiste sind gerade 2x 1080Ti für Folding@Home zu gange. Der Rechner zieht aus der Steckdose 600W und rechnerisch werden über das Wasser 500W abgeführt.

Bei einem Durchfluss von ca. 1,41 l/min (85 l/Std) beträgt der Unterschied zwischen kältester und wärmster Stelle 5,1°C.

Reduziere ich nun den Durchfluss auf 1,04 l/min, so steigt bei der gleichen Wärmemenge das Temperaturdelta auf 7,8°C

Hier mal ein Screenshot, wie sich der geänderte Durchfluss konkret auf die Temperaturen auswirkt:

Hinweis: Der sanfte Anstieg davor ist dem Anstieg der Zimmerlufttemperatur geschuldet.

Im Idle reduziert sich die abzugebende Wärmemenge dann so sehr, so dass sich der Temperaturunterschied auf quasi 0°C bei dem hohen Durchfluss reduziert.
Hätte ich Messequipment, das genauer misst, würde ich aber auch hier noch einen Unterschied messen können. Nur halt erst ein gutes Stück nach dem Koma.

Der Satz mit der Mischtemperatur zielt eventuell auf die Tatsache ab, das sich in Abhängigkeit der abzuführenden Wärmemenge und der verbauten Kühlleistung immer ein Gleichgewichtszustand einstellen wird. Ich könnte mir vorstellen, das sich dieses Gleichgewicht eventuell nur in Nuancen ändert, wenn man die Reihenfolge der Komponenten ändert. Selbst getestet habe ich allerdings noch nicht.
Aber ja, das könnte mit dieser Mischtemperatur ebenfalls gemeint sein.

Kurzform:
Durchfluss hoch -> Temperaturdifferenz im Wasserkreislauf runter
Verlustleistung hoch (durch mehr Komponenten, durch Komponenten mit mehr Stromverbrauch) -> Temperaturdifferenz hoch
Radiatorfläche hoch -> kein Einfluss auf die Temperaturdifferenz, da dadurch sowohl die kälteste Stelle als auch die wärmste Stelle kühler werden

ciao Tom

 

[NeronMk]

Was eventuell ergänzend zu erwähnen wäre, ist die Tatsache, dass wir von einem stationären Zustand reden. Stationär heißt, dass die Systemveränderung konstant ist und nicht zeitlich abhängig ist.

Die Abgegebene und aufgenommene Wärmemenge liegen also im Gleichgewicht, sodass ein konstantes DeltaK daraus resultiert.
Das Gleichgewicht liegt bei jedem System irgendwo anders.

Betrachtet man das Gesamtsystem nun, stellt man fest, dass die Differenz der Fluidtemperatur im Kreislauf konstant ist.


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[VDC]

Wenn das Wasser durch den Radiator nur "marginal" kälter wird, an welcher Stelle gibt das Wasser die meiste Hitze ab?

Hitze gibt es nicht, es gibt Energie und Leistung.

Sobald die Wakü eingependelt ist es für die mittlere Wassertemp total egal, an welcher Stelle im Kreislauf der Radi sitzt, er führt immer Leistung X bei delta Y ab. Was ein Unterschied sein kann, ist welche Temperaturen die Komponenten anzeigen.

Beispiel:

sehr niedriger Durchfluss
sehr hohe Leistungsaufnahme gleichmäßig verteilt auf 3 Komponenten, danach der Radi
delta Wasser-Komponente ist immer 20K
delta Radi Eingang/Ausgang 12K
Temperaturunterschied nach jeder Komponente ca 4K

Wassertemp 30°C --> Komponente 1: 50°C -> Komponente 2: 54°C -> Komponente 3: 58°C --> Wassertemp vor Radi: 42°C --> Wassertemp nach Radi: 30 °C

2. gleich großen Radi zum zwischenkühlen einbauen (dadurch halbe Last pro Radi -> delta Radi Eingang/Ausgang nur noch 6K):

Wassertemp 30°C --> Komponente 1: 50°C -> Wassertemp vor Radi 2: 34°C --> Wassertemp nach Radi 2: 28°C --> Komponente 2: 48°C --> Komponente 3: 52°C --> Wassertemp vor Radi 1: 36°C --> Wassertemp nach Radi: 30°C


Wie du siehst, könntest du da drüber höchstens partiell die Temps einzelner Komponenten senken, die Wassertemp ist aber komplett unberührt und das war schon ein extrem Beispiel und nicht das normal.

Der Temperaturunterschied im gesamten Kreislauf beträgt ~ 1C. Diese Differenz ergibt sich durch den wiederholten Wärmeübergang.

Einfach falsch , ist Leistungs- und Durchflussabhängig

 

[Clonemaster]

Um es mal einfach zu sagen:

Das Wasser bleibt nicht stehen bis es kocht, um dann weiter zu fließen und wieder ab zu kühlen. Es fließt ständig und die Temperatur im gesamten Kreislauf gleicht sich einfach weitgehenst aus.

 

[jahuca]

Hallo zusammen,

bis VDCs Beitrag, dachte ich das verstanden zu haben aber er hat mich jetzt wieder auf meine alte Vorstellung von größeren Temperaturunterschieden vor und nach dem Radiator gebracht:

Wassertemp 30°C --> Komponente 1: 50°C -> Komponente 2: 54°C -> Komponente 3: 58°C --> Wassertemp vor Radi: 42°C --> Wassertemp nach Radi: 30 °C

Irgendwie finde ich sein Beispiel auch logischer - abgesehen vom großen Temperaturunterschied zwischen Komponente 3 und vor Radi von 16°C (woher kommt das?) -, da ja der Radiator die Wärme aus dem Kreislauf entnimmt.
Aber durch den Durchfluss verteilt sich die Hitze gleichmäßig im System, so dass die Temperaturmessung an verschiedenen Stellen relativ identisch ist, richtig?

Dann wäre das eher bspw. so
Wassertemp 44°C --> Komponente 1: 47°C -> Komponente 2: 48°C -> Komponente 3: 49°C --> Wassertemp vor Radi: 49°C --> Wassertemp nach Radi: 44 °C
?

 

[Dampfkanes]

@jahuca
wenn hier jemand von ausgleichen spricht oder von einem Gleichgewichtszustand, dann ist damit nicht gemeint, dass das Wasser an jeder Stelle im Kreislauf nahezug gleich ist.

Damit ist gemeint, das wenn man sich die Temperatur an einer bestimmten Stelle über z.B. eine Zeit von 5 Minuten hinweg anschaut, das diese Temperatur dann konnstant ist.

Siehe dazu auch die Verläufe oben. Es gab eine Änderung (z.B. Durchlfuss). Dadurch ändern sich die Temperaturen. Wenn sich aber sonst an der Last, der Kühlleistung und der Zimmertemperatur nichts ändert, stellt sich dannach wieder ein Gleichgewicht ein.

 

[DXxx]

Hi Jahuca,
lies noch einmal genau nach

Wie du siehst, könntest du da drüber höchstens partiell die Temps einzelner Komponenten senken, die Wassertemp ist aber komplett unberührt und das war schon ein extrem Beispiel und nicht das normal.

Ich hatte zu Beginn meiner Wasserkühlungskarriere die gleichen Vorstellungen wie Du. Einfach wie bei einer Heizung, beim Brenner wird es richtig warm und die Heizkörper geben die Temperatur an die Räume ab. Das ist bei einer Wasserkühlung aber nicht der Fall, je größer die Radifläche, je leiser wird es weil Du die Lüfter langsamer laufen lassen kannst. Ich habe 3x480 und 1x360 Radiatoren im System, meine Lüfter laufen so langsam wie es geht, die auf den 480ern werden erst ab 32 Grad Celsius aktiv und bei den zwischenzeitlich hohen Außentemperaturen habe ich das erste Mal 38 Grad Celsius in der Aquasuite gesehen, nervös geworden, nachgedacht, alles ganz normal, ich bin immer 6-7 Grad Celsius über der Raumtemperatur.

Gruß
Dirk

 

[jahuca]

Ah, ok , vielen Dank!
Ich fange mal an mein eigenes WaKü zu basteln und Messungen zu machen!
Werde dann berichten.

 

[JanV]

Wassertemperatur ungleich Komponententemperatur!!!!

 

[VDC]

Irgendwie finde ich sein Beispiel auch logischer - abgesehen vom großen Temperaturunterschied zwischen Komponente 3 und vor Radi von 16°C (woher kommt das?) -, da ja der Radiator die Wärme aus dem Kreislauf entnimmt.
Aber durch den Durchfluss verteilt sich die Hitze gleichmäßig im System, so dass die Temperaturmessung an verschiedenen Stellen relativ identisch ist, richtig?

Wie gesagt extrem Beispiel, wo das Wasser zw. Komponentenein- und Ausgang aufgrund der langsamen Umwälzung um 4K wärmer wird, die Komponententemp messen wir ja "dazwischen", die Differenzen bleieben aber gleich. Sprich pro Komponente +4K auf die Wassertemp, macht bei 3 Komponenten +12K.

Dann wäre das eher bspw. so
Wassertemp 44°C --> Komponente 1: 47°C -> Komponente 2: 48°C -> Komponente 3: 49°C --> Wassertemp vor Radi: 49°C --> Wassertemp nach Radi: 44 °C
?

so effizient sind die normalen Wasserkühler, die wir nutzen nicht.

Hi Jahuca,
lies noch einmal genau nach



Ich hatte zu Beginn meiner Wasserkühlungskarriere die gleichen Vorstellungen wie Du. Einfach wie bei einer Heizung, beim Brenner wird es richtig warm und die Heizkörper geben die Temperatur an die Räume ab. Das ist bei einer Wasserkühlung aber nicht der Fall, je größer die Radifläche, je leiser wird es weil Du die Lüfter langsamer laufen lassen kannst. Ich habe 3x480 und 1x360 Radiatoren im System, meine Lüfter laufen so langsam wie es geht, die auf den 480ern werden erst ab 32 Grad Celsius aktiv und bei den zwischenzeitlich hohen Außentemperaturen habe ich das erste Mal 38 Grad Celsius in der Aquasuite gesehen, nervös geworden, nachgedacht, alles ganz normal, ich bin immer 6-7 Grad Celsius über der Raumtemperatur.

Gruß
Dirk

Hä? Was haben die Lüfter mit Anschauungsbeispielen zu tun?

 

[JojoTheMaster]

Die bilanzierte Temperaturspreizung jeder Komponente lässt sich theoretisch mit folgender Gleichung ermitteln:



praktisch gibt es besonders in Kreisläufen noch ein paar Eigenheiten, die da mit reinfließen.

 

[NeronMk]

Wir reden bei konstanter Last und konstanter Kühlleistung von einem Konstanten DeltaK im System.

Edit: Man sollte mal aktualisieren.
Genau JoJo, stellt man die Gleichung um, erhält man die Temperatur(differenz). Der Rest sollte bekannt sein.

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[Shariela]

Einfach falsch , ist Leistungs- und Durchflussabhängig

Hmm, da habe ich wohl gaga geschrieben. Habs mal entfernt.

 

[DXxx]

Hä? Was haben die Lüfter mit Anschauungsbeispielen zu tun?

Alles gut ich hatte mehr im Kopf als ich geschrieben habe, vermutlich erste Anzeichen von Altersschwachsinn

Gruß
Dirk