Geïnspireerd door dit topic [topic=478776/1/300] ben ik ook op zoek gegaan naar software om de warmteverdeling binnen een waterblok te simuleren.
ProCast is iets te hoog gegrepen, maar met cosmos (www.cosmosm.com) is ook een redelijke benadering te maken.
De temperaturen zijn in 2 cijfers achter de komma gegeven. Bij een iets nauwkeuriger benadering blijkt dit ongeveer een graad te kunnen schelen. Dus ter vergelijking kunnen deze temperaturen gebruikt worden, absoluut gezien kloppen deze niet.
Mijn opzet is wat simpeler, namelijk warmte aan de ene kant erin en de oppervlakken waar water mee in aanraking komt, krijgen een vaste factor voor warmteafvoer.
Hiermee krijg je een benadering, omdat de invloed van dode punten in de stroom en de opwarming buiten beschouwing blijven.
Voorlopig ben ik van de volgende punten uitgegaan:
- 100 watt aan warmte afgegeven op een oppervlak van 12x8 mm
- Blok gemaakt van koper
- Warmte afgifte van 5000 W/m2.k aan oppervlakken
- Watertemperatuur van 20 graden
Dit zijn waarden die in het andere topic ook gebruikt worden.
Verder heb ik steeds een maat van 50x50 mm gebruikt. Dit is met verschillende deksels op alle cpu's te gebruiken.
Voor de wanden van het blokje heb ik voor de stevigheid altijd minimaal 4 mm gebruikt.
Voor de kanalen heb ik een minimum breedte aangehouden van 4 mm, omdat dit een vrij standaard freesmaat lijkt te zijn.
Ook is bij het maken van belang, dat de diepte maximaal
Verder heb ik gerekend zonder koeling aan de lucht aan de buitenkant.
Verder heb ik geen deksel meegenomen, omdat deze vaak van kunststof zijn en weinig warmte afgeven. Ook is het lastiger invoeren.
Voor de invoer heb ik op alle blokken een stukje koper getekend van 12x8x0,01 mm. Dit is zo dun mogelijk om weinig weerstand te creëren, maar wel een hoogteverschil, anders kan het programma er slecht mee omgaan.
Dit levert voor de onderkant altijd een beeld op dat hierop lijkt: (temperaturen zijn hier dus niet van belang)
Eerst ben ik gaan experimenteren met een "basisblok", gewoon een leeg bakje van koper.
Omdat dit nog wel eens met koperplaat gesoldeerd wordt, eerst een blokje met een bodem en wanden van 0,5 mm:
0,5 mm bodemdikte
Daarna heb ik een wanddikte van minimaal 4 mm gebruikt en ben ik de bodemdikte gaan variëren:
0,5 mm bodemdikte
2,5 mm bodemdikte
5 mm bodemdikte
10 mm bodemdikte
Hieruit komt duidelijk naar voren dat de optimale bodemdikte is: zo dik mogelijk.
Op zich logisch, omdat de bodem veruit het grootste deel van het oppervlak is. Dus hoe groter de spreiding, hoe beter.
De hoogte van de interne ruimte heb ik niet gevarieerd omdat dat heel weinig verschil in oppervlak oplevert.
Daarna heb ik een kanaal aangebracht in het blokje. Niet de meest optimale, maar in ieder geval een duidelijke vergroting van het interne oppervlak:
5 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte
5 mm bodemdikte, 15 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 36,42 graden
5 mm bodemdikte, 20 mm interne hoogte
Maximum temperatuur 35,99 graden
Hieruit blijkt dat het vergroten van de interne ruimte maar weinig effect heeft boven de 10 mm. Een verdubbeling van de hoogte heeft een effect van 1,5 graad.
Daarna ben ik gaan kijken of 1 lang kanaal of enkele parallelle kanalen beter zou zijn.
Bedenk hierbij dat ik de opwarming van het water buiten beschouwing heb gelaten. Het effect van "warmer" water aan het eind van de spiraal of de lagere stroomsnelheid in parallelle kanalen, zijn dus niet van invloed.
De interne hoogte is vast op 10 mm gezet, vanwege de spreiding van de warmte heb ik wel verschillende bodemdiktes en vormen bekeken.
Eerst een vorm waarbij de kanalen evenwijdig aan de zijkanten van het blok lopen:
Bodemdikte: 5 mm, interne hoogte 10 mm
Daarna een blokje waarbij de kanalen diagonaal lopen:
Bodemdikte: 5 mm, interne hoogte 10 mm
En in deze zelfde vorm:
3 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 38,53 graden
7 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 36,78 graden
10 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 36,85 graden
Hieruit blijkt dat een bodemdikte van meer dan 5 mm eigenlijk niet meer bijdraagt aan het resultaat.
Het verschil tussen evenwijdige of diagonale kanalen wordt waarschijnlijk veroorzaakt door het kleinere oppervlak van de tussenwanden in het blok met evenwijdige kanalen.
Omdat bij de diagonale kanalen de tussenwand schuin over de core heenloopt, is de warmtespreiding hier voor mijn gevoel beter dan in het blok met diagonale kanalen.
Bij gelijke maten, ontlopen de verschillende blokken elkaar niet veel.
Dat brengt mij tot de (voorlopige) conclusie dat het oppervlak waarover warmte wordt uitgewisseld belangrijker is dan de vorm.
Verder is steeds een constante factor aangehouden voor de warmteoverdracht van koper naar water.
Omdat de temperaturen in de simulaties vrij hoog zijn (gunstigste is 36 graden), maar in de praktijk lager blijken te kunnen komen, zou deze factor misschien aangepast moeten worden. Overigens wordt er in de praktijk bijna nooit een belasting van 100 watt gehaald.
Om dit uit te zoeken, ben ik op zoek naar mensen die een (zelfgemaakt) waterblok hebben, waarvan een tekening beschikbaar is en die temperaturen van water en cpu hebben gemeten. Als ik dan zo'n blokje simuleer, zou ik kunnen kijken of een andere waarde betere resultaten geeft.
Ook een middel aan het water toevoegen om de oppervlaktespanning te verlagen (waterwetter), kan invloed hebben op deze factor.
Verder verwacht ik de vraag of ik andere blokken wil simuleren. Ja, dat wil ik wel doen onder de volgende voorwaarden:
-Er moet een 3d-tekening beschikbaar zijn in .sat-formaat of vergelijkbaar, wat ik in cosmos kan laden.
Dit kan gemaakt worden met onder andere autocad, solidworks en Pro/engineer
-Aan het blok moet een uitsteeksel van 12x8 mm gemaakt worden (zo dun mogelijk) waar de warmte ingevoerd kan worden
-Als er een deksel op gesoldeerd wordt, moet het model uit 2 delen bestaan, blok en deksel
-Er moet een e-mail adres bekend zijn, waar het resultaat heen kan
-Het resultaat moet hier gepost worden (kan niet alles op eigen ruimte kwijt)
-Als er een blokje uitgevoerd is, moeten de overige gegevens uit de praktijk ook gepost worden.
-Als je in de simulatie een ander materiaal voor het blok of het koelmiddel wil gebruiken, ben ik gebonden aan de bibliotheek van cosmos. Hier staan redelijk wat materialen in, maar niet alles. Ook zul je een waarde voor de warmteoverdracht tussen het materiaal en het koelmiddel zelf moeten uitzoeken.
ProCast is iets te hoog gegrepen, maar met cosmos (www.cosmosm.com) is ook een redelijke benadering te maken.
De temperaturen zijn in 2 cijfers achter de komma gegeven. Bij een iets nauwkeuriger benadering blijkt dit ongeveer een graad te kunnen schelen. Dus ter vergelijking kunnen deze temperaturen gebruikt worden, absoluut gezien kloppen deze niet.
Mijn opzet is wat simpeler, namelijk warmte aan de ene kant erin en de oppervlakken waar water mee in aanraking komt, krijgen een vaste factor voor warmteafvoer.
Hiermee krijg je een benadering, omdat de invloed van dode punten in de stroom en de opwarming buiten beschouwing blijven.
Voorlopig ben ik van de volgende punten uitgegaan:
- 100 watt aan warmte afgegeven op een oppervlak van 12x8 mm
- Blok gemaakt van koper
- Warmte afgifte van 5000 W/m2.k aan oppervlakken
- Watertemperatuur van 20 graden
Dit zijn waarden die in het andere topic ook gebruikt worden.
Verder heb ik steeds een maat van 50x50 mm gebruikt. Dit is met verschillende deksels op alle cpu's te gebruiken.
Voor de wanden van het blokje heb ik voor de stevigheid altijd minimaal 4 mm gebruikt.
Voor de kanalen heb ik een minimum breedte aangehouden van 4 mm, omdat dit een vrij standaard freesmaat lijkt te zijn.
Ook is bij het maken van belang, dat de diepte maximaal
Verder heb ik gerekend zonder koeling aan de lucht aan de buitenkant.
Verder heb ik geen deksel meegenomen, omdat deze vaak van kunststof zijn en weinig warmte afgeven. Ook is het lastiger invoeren.
Voor de invoer heb ik op alle blokken een stukje koper getekend van 12x8x0,01 mm. Dit is zo dun mogelijk om weinig weerstand te creëren, maar wel een hoogteverschil, anders kan het programma er slecht mee omgaan.
Dit levert voor de onderkant altijd een beeld op dat hierop lijkt: (temperaturen zijn hier dus niet van belang)
Eerst ben ik gaan experimenteren met een "basisblok", gewoon een leeg bakje van koper.
Omdat dit nog wel eens met koperplaat gesoldeerd wordt, eerst een blokje met een bodem en wanden van 0,5 mm:
0,5 mm bodemdikte
Daarna heb ik een wanddikte van minimaal 4 mm gebruikt en ben ik de bodemdikte gaan variëren:
0,5 mm bodemdikte
2,5 mm bodemdikte
5 mm bodemdikte
10 mm bodemdikte
Hieruit komt duidelijk naar voren dat de optimale bodemdikte is: zo dik mogelijk.
Op zich logisch, omdat de bodem veruit het grootste deel van het oppervlak is. Dus hoe groter de spreiding, hoe beter.
De hoogte van de interne ruimte heb ik niet gevarieerd omdat dat heel weinig verschil in oppervlak oplevert.
Daarna heb ik een kanaal aangebracht in het blokje. Niet de meest optimale, maar in ieder geval een duidelijke vergroting van het interne oppervlak:
5 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte
5 mm bodemdikte, 15 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 36,42 graden
5 mm bodemdikte, 20 mm interne hoogte
Maximum temperatuur 35,99 graden
Hieruit blijkt dat het vergroten van de interne ruimte maar weinig effect heeft boven de 10 mm. Een verdubbeling van de hoogte heeft een effect van 1,5 graad.
Daarna ben ik gaan kijken of 1 lang kanaal of enkele parallelle kanalen beter zou zijn.
Bedenk hierbij dat ik de opwarming van het water buiten beschouwing heb gelaten. Het effect van "warmer" water aan het eind van de spiraal of de lagere stroomsnelheid in parallelle kanalen, zijn dus niet van invloed.
De interne hoogte is vast op 10 mm gezet, vanwege de spreiding van de warmte heb ik wel verschillende bodemdiktes en vormen bekeken.
Eerst een vorm waarbij de kanalen evenwijdig aan de zijkanten van het blok lopen:
Bodemdikte: 5 mm, interne hoogte 10 mm
Daarna een blokje waarbij de kanalen diagonaal lopen:
Bodemdikte: 5 mm, interne hoogte 10 mm
En in deze zelfde vorm:
3 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 38,53 graden
7 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 36,78 graden
10 mm bodemdikte, 10 mm interne hoogte:
Maximum temperatuur 36,85 graden
Hieruit blijkt dat een bodemdikte van meer dan 5 mm eigenlijk niet meer bijdraagt aan het resultaat.
Het verschil tussen evenwijdige of diagonale kanalen wordt waarschijnlijk veroorzaakt door het kleinere oppervlak van de tussenwanden in het blok met evenwijdige kanalen.
Omdat bij de diagonale kanalen de tussenwand schuin over de core heenloopt, is de warmtespreiding hier voor mijn gevoel beter dan in het blok met diagonale kanalen.
Bij gelijke maten, ontlopen de verschillende blokken elkaar niet veel.
Dat brengt mij tot de (voorlopige) conclusie dat het oppervlak waarover warmte wordt uitgewisseld belangrijker is dan de vorm.
Verder is steeds een constante factor aangehouden voor de warmteoverdracht van koper naar water.
Omdat de temperaturen in de simulaties vrij hoog zijn (gunstigste is 36 graden), maar in de praktijk lager blijken te kunnen komen, zou deze factor misschien aangepast moeten worden. Overigens wordt er in de praktijk bijna nooit een belasting van 100 watt gehaald.
Om dit uit te zoeken, ben ik op zoek naar mensen die een (zelfgemaakt) waterblok hebben, waarvan een tekening beschikbaar is en die temperaturen van water en cpu hebben gemeten. Als ik dan zo'n blokje simuleer, zou ik kunnen kijken of een andere waarde betere resultaten geeft.
Ook een middel aan het water toevoegen om de oppervlaktespanning te verlagen (waterwetter), kan invloed hebben op deze factor.
Verder verwacht ik de vraag of ik andere blokken wil simuleren. Ja, dat wil ik wel doen onder de volgende voorwaarden:
-Er moet een 3d-tekening beschikbaar zijn in .sat-formaat of vergelijkbaar, wat ik in cosmos kan laden.
Dit kan gemaakt worden met onder andere autocad, solidworks en Pro/engineer
-Aan het blok moet een uitsteeksel van 12x8 mm gemaakt worden (zo dun mogelijk) waar de warmte ingevoerd kan worden
-Als er een deksel op gesoldeerd wordt, moet het model uit 2 delen bestaan, blok en deksel
-Er moet een e-mail adres bekend zijn, waar het resultaat heen kan
-Het resultaat moet hier gepost worden (kan niet alles op eigen ruimte kwijt)
-Als er een blokje uitgevoerd is, moeten de overige gegevens uit de praktijk ook gepost worden.
-Als je in de simulatie een ander materiaal voor het blok of het koelmiddel wil gebruiken, ben ik gebonden aan de bibliotheek van cosmos. Hier staan redelijk wat materialen in, maar niet alles. Ook zul je een waarde voor de warmteoverdracht tussen het materiaal en het koelmiddel zelf moeten uitzoeken.
:strip_icc():strip_exif()/u/1929/Lifeforms60x60.jpg?f=community)
) 
:strip_icc():strip_exif()/u/54809/pe300.jpg?f=community)
![[afbeelding]](http://www.tkau.nl/cpu-info.jpg){kind=link}