Kühlung einer elektronischen Baugruppe

energizer · 9. November 2019 um 14:25

Hallo zusammen!

Ich muss demnächst ein Kühl- und Lüftungssystem auslegen. Dabei soll mit 2 Lüftern eine elektronische Baugruppe gekühlt werden.

Nun meine Frage: Was gibt es denn für einen Zusammenhang zwischen erzeugter Wärme (Verlustleistung) und Volumenstrom des Lüfters? Ich meine, da müssen ja verschiedene Umgebungseinflüsse mit einbezogen werden.

Reinhard_Kern_4bc529 · 9. November 2019 um 14:25

Hallo,

nicht nur das, dir fehlen auch die nötigen Daten der Kühleinrichtung. Die Hersteller liefern aber zu Ihren Produkten Diagramme, aus denen man den Wärmewiderstand in Abhängigkeit von Konstruktionsparametern (Abmessungen des Kühlkörpers, Drehzahl des Ventilators) bestimmen kann. Die beruhen i.A. auf Messungen, berechnen lässt sich das nur mit irre hohem Aufwand.

Gruss Reinhard

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Stefan_Dewald_34b81b · 9. November 2019 um 14:26

Faustregel
Hallo,

das mit den K/W für Kühlkörper weiss Du?

Die Erfahrung sagt mir, dass man mit Zwangslüftung die 4-fache Menge an Wärme abführen kann.

Wenn ich also in 30 °C Umgebungstemperatur 100 Watt abführen muss, dabei 80 °C Sperrschichttemperatur nicht überschreiten soll, muss ich mit einem Kühlkörper von 0,2 K/W arbeiten. Mit Zwangskühlung reichen 0,8 K/W für den Kühlkörper.

So grob.

Gruß

Stefan

Uwi · 9. November 2019 um 14:30

Hallo,

nicht nur das, dir fehlen auch die nötigen Daten der
Kühleinrichtung. Die Hersteller liefern aber zu Ihren
Produkten Diagramme, aus denen man den Wärmewiderstand in
Abhängigkeit von Konstruktionsparametern (Abmessungen des
Kühlkörpers, Drehzahl des Ventilators) bestimmen kann. Die
beruhen i.A. auf Messungen, berechnen lässt sich das nur mit
irre hohem Aufwand.

gut , exakt berechnen ist recht aufwendig, aber eine Abschätzung
kann man schon mit recht einfachen Mitteln machen.
Ich habe damit immer recht nahe an den Resultaten späterer
praktischer Versuche gelegen.

Dazu ist z.B. nur wichtig, ein passendes Model zu erstellen,
das die relevanten Wärmedurchgänge und Wärmeübergänge
berücksichtigt.
Z.B. ist die effektive Oberfläche des Kühlkörpers und
die effektive Luftmenge abzuschätzen. Damit kann man dann
z.B. den Wärmegradienten vom Kühlkörper zu Umgebung ausrechen.

Faustformel für den spez. Wärmeübergang Oberfläche-Luft:

P = (5,6 *4v)W/(m²*grd) mit vin m/s bis ca. 5m/s.

Auch die Rechnung über die Wärmekapazität des Luftstromes
ist schon mal ein Ansatzpunkt, um abzuschätzen ob man im
richtigen Bereich liegt.

Die Wärmedurchgänge im Kühlkörper selbst sind meist gegeben
und auch der Wärmedurchgang im Chip ist oft bekannt.

Falls die Kühlkörperoberfl. recht hoch sein darf (über ca.
80…100°C), so sollte natürlich auch noch die Wärmestrahlung
mit einbezogen werden.
Gruß Uwi

Uwi · 9. November 2019 um 14:30

paar Links dazu
Hallo,

Ich muss demnächst ein Kühl- und Lüftungssystem auslegen.
Dabei soll mit 2 Lüftern eine elektronische Baugruppe gekühlt
werden.
Nun meine Frage: Was gibt es denn für einen Zusammenhang
zwischen erzeugter Wärme (Verlustleistung) und Volumenstrom
des Lüfters? Ich meine, da müssen ja verschiedene
Umgebungseinflüsse mit einbezogen werden.

Na vor allem kannst Du davon ausgehen , daß der Luftstrom die
Wärme mitnehmen soll (Strahlung mal vernachlässigt -> niedr.
Temp.-Gradienten).

Ansonsten kann man wegen fehlender Angaben kaum konkrete Daten
nennen.
Hier ein paar Links zum Thema Lüfter, Kühlung und Wärmemanagment
sowie ähnliche Fragestellungen:

So, noch mehr finde ich auf die schnelle nicht

Gruß Uwi