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Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

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  1. Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Nebukadneza 08.04.14 - 16:27

    Selbst wenn der Kühler noch so groß und Massiv ist, der Lüfter einen Zeppelin füllen könnte, selbst dann ist es nicht möglich mit Heatpipes einen Prozessor weiter runter richtung Raumtemp zu kühlen, denn:

    Eine Heatpipe benötigt eine bestimmte Minimumtemperatur damit das Gas in der Heatpipe zirkuliert und die Wärme abtransportiert. Ich schaffe es z.B. nicht meinen 3770K unter Last mit einem Heatpipekühler (in meinem Fall Prolimatech Genesis) unter 55°C zu kühlen, denn wenn der kühler weiter als 55°C abkühlt dann zirkuliert das Gas nicht mehr und die die Wärme wird nicht mehr ausreichend abtransportiert, der Prozessor erwärmt sich wieder etwas und so pendelt es sich bei ca 55°C ein. Da nützt mir mehr Kühlfläche und mehr Luftdurchsatz nicht das geringste. Ich habe des Spaßes halber mal die 120mm Lüfter (eLoop) die ich an meinem Genesis betreibe durch zwei 230V Papst industrielüfter ersetzt - das hat mir das Papier vom Schreibtisch geblasen, aber der Prozessor hatte trotzdem noch 53°C...

    Mit Heatpipes oder Vapor Chambers sind die Physikalischen Grenzen nahezu erreicht, an den Tower Kühlern ändert sich immer nur das Design, die Lamellenstruktur und vielleicht noch die Lautstärke, aber die Kühlleistung wird im aktivbetrieb nicht mehr besser. Es gibt keine Innovationen mehr auf dem Gebiet.

  2. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: ploedman 08.04.14 - 23:41

    Das war mir gar nicht bewusst, danke dafür.

    Könnte man nicht einfach ein anderes Gas verwenden? Nur mal aus Neugier.

  3. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Nebukadneza 09.04.14 - 09:03

    Die Temperatur bei der es sich einpendelt ist nicht in erster Linie vom Gas abhängig sondern von der Temperaturdifferenz - ich habe ca 20 °C im Büro, bei 55 Grad °C pendelt sich die Temp unter Last ein. Das sind 35°C Temperaturunterschied - diese Differenz ist offenbar nötig damit das Heatpipe funktioniert. Wenn ich jetzt 30°C im Büro hätte, würde es sich irgendwo zwischen 65° C und 70° C einpendeln. Ist ja auch logisch, der Prozessor erwärmt das Gas bzw. die Heatpipes, das Gas beginnt ab ca 35° über Umgebungstemperatur zu zirkulieren, wird im Luftstrom über die Lamellen gekühlt, sinkt wieder nach unten zum Prozessor und der Kreislauf beginnt von vorne. Ich denke nicht das man mit Heatpipes eine Geringere Temperatur herausholen kann.

    Man kann wohl die Kühlleistung verbessern bzw. die Wärmeabfuhr erhöhen - nicht aber die Minimaltemperatur die der Prozessor mit einem Heatpipekühler erreichen kann senken.

    Noch dazu sinkt die TDP - auch von Leistungsfähigen Prozessoren - immer weiter, umso unnötiger ist es Towerkühler mit 1,2 kg Gewicht auf das Board zu hängen.

  4. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Eheran 09.04.14 - 09:14

    Eine Heatpipe ist eine Wärmepumpe. Da zirkuliert in dem Sinne kein Gas, sondern Dampf und das auch nur in die eine Richtung. In die andere fließt (meißt ist es Wasser) wieder zurück zur Hitzequelle.
    Die Temperaturdifferenz ist schnuppe, die Heatpipe ist immer überall gleich warm.
    Höhere Temperaturen sorgen zwar für einen höheren Volumenstrom und theoretisch eine etwas erhöhte Wärmemengen-transportfähigkeit... spielt bei CPU's aber keine Rolle.

    Was du beobachtest ist einfach die Temperaturdifferenz, bei der die Luft zum kühlen ausreicht.
    Ich kann mit 20°C Luft nicht 20W Leistung abführen, wenn ich die Luft dabei nur auf max. 25°C erwärmen kann. Da müsste ich einen Orkan durchpeitschen, dass die Luftmenge dies wieder wett macht.
    Für den Wärmetransport ist hier die Temperaurdifferenz und der Volumenstrom zu beachten. Geringe Temperaturdifferenz erfordert bei gleicher Wärmemenge höheren Volumenstrom. Usw.
    Bei 1'000°C führt schon ein laues Lüftchen mehr Energie ab als hier der ganze Kühler.

  5. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Volvoracing 09.04.14 - 10:50

    Eheran schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Die Temperaturdifferenz ist schnuppe, die Heatpipe ist immer überall gleich
    > warm.

    Jaein, eine Temperaturdifferenz innerhalb der HP muss es geben, sonst kommt es zu keiner "Kondensation". Richtig ist, für maximalen Wirkungsgrad sollte diese möglichst klein (wenige K) um den Kondensations-/Taupunkt (Arbeitspunkt) herum sein.

  6. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Eheran 09.04.14 - 11:33

    >eine Temperaturdifferenz innerhalb der HP muss es geben, sonst kommt es zu keiner "Kondensation".
    Muss es nicht, so wie Eiswasser 0°C hat und sowohl flüssiges als auch festes Wasser enthält. Natürlich gibt es praktisch trozdem eine Temperaturdifferenz - aber sie wäre nicht nötig für den Stofftransport, solange die Wärme zu/abgeführt wird.
    Bei Normaldruck kocht Wasser bei 100°C, da gibt es beide Aggregatzustände nebeneinander, eine Temperaturdifferenz ist für den Stofftransport nicht nötig, dafür reicht die Verdampfungsenthalpie.
    Aber das wird alles viel zu theoretisch, praktisch ist es irrelevant.

    Jedenfalls hat(te?) der TO wohl nicht so recht die physikalischen Grundlagen erkannt...

  7. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Volvoracing 09.04.14 - 13:41

    Entschuldigung, aber die Verdampfungsenthalpie nimmt in Richtung des Siedpunktes ab und ist am "kritischen Temperaturpunkt" am kleinsten. Wie passt das nun zu den 100°C Wassertemperatur? o.O

    Bezüglich der nicht-notwendigen Temperaturdifferenz muss ich sagen, dass, wenn dem so ist, das mir gelehrte Wissen unvollständig/falsch ist. In meinem Unterlagen zu "thermische Systemgestaltung und Applikation" ist eine Temperaturdifferenz als notwendig deklariert, diese muss sich aber in einem kleinen Bereich um den Arbeitspunkt befinden. (Abhängig von Druck, Konstruktion und Medium)

    Wäre cool, wenn du das er-/aufklären könntest.

  8. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Eheran 09.04.14 - 15:44

    Warum brauche ich keine Temperaturdifferenz, damit es trozdem zur Kondensation kommt?
    Weil "Temperatur" nur der Durchschnitt der Bewegungsenergie aller Teilchen ist. Es gibt immer welche die eine deutlich höhere haben (-> verdampfen) und immer welche die eine geringere haben (-> kondensieren).
    Der Punkt ist: Es sind keine scharfen Grenzen. Alles passiert immer.

    Was meinst du eig. genau mit dem Arbeitspunkt?

  9. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Volvoracing 09.04.14 - 19:20

    > Es sind keine scharfen Grenzen. Alles passiert immer.

    -> nasser, gesättigter Dampf?

    Das ist für mich aber ein dT.

    Mit Arbeitspunkt meine ich den vom Hersteller angegebenen Temperaturpunkt für optimale "Performanz".

    Da gibt es durchaus Unterschiede. Nach meinem Verständnis ist dieser bei/nahe des kritischen Temperaturpunkts.

    Btw. CRS Engineering springt auch von dT..

    > http://www.mb-electronic.de/sites/default/files/files/de/kuehlung/pdf/crs_katalog_deutsch.pdf

    Grüße



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 09.04.14 19:21 durch Volvoracing.

  10. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Eheran 09.04.14 - 22:29

    Das ist alles theoretischer Natur und spielt praktisch keine Rolle.
    Ich wollte nur diese Aussage von dir so nicht stehen lassen, da einfach immer irgendwo was kondensiert ;)
    >eine Temperaturdifferenz innerhalb der HP muss es geben, sonst kommt es zu keiner "Kondensation".

    >Nach meinem Verständnis ist dieser bei/nahe des kritischen Temperaturpunkts.
    Das würde mich doch stark wundern, würde da doch das Prinzip der HP auch nicht mehr funktionieren. Dass man bei höheren Temperaturdifferenzen mehr Energie wegschaufeln kann liegt in der höheren dT an sich begründet... :D

  11. Re: Keine Innovationen mehr, physikalische Grenzen erreicht!

    Autor: Volvoracing 10.04.14 - 15:35

    Moin,

    der Wirkungsgrad wird bei hohem dT aber schlechter, da man sich vom "nassen, gesättigten Dampf" entfernt.

    Ich fasse für mich zusammen:

    Bester Wirkungsgrad am Arbeitspunkt mit kleinem (aber notwendigem) dT,
    Arbeitspunkt abhängig von Material, Füllung, Konstruktion, Anwendungszweck.

    Grüße.

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