Svenska ElektronikForumet

Det skulle inte kunna vara så att det blir bättre värmeöverföring om du fräser en massa små stolpar eller något liknande som den bild Madmodder visade på sidan 11 i tråden. Flödet borde säkrare brytas upp så att det blir turbulent. Eller åtminstone så tycker jag att det känns som att det borde göra det. Det kan vara så att den på madmodders bild också släpper igenom lite mer vatten. Hade du koll på flödet?

Jag tror också på att ha inloppet centrerat som någon annan nämnde tidigare. Då får man det kallaste vattnet på "rätt" ställe. Jämför skillnaden mellan motströms- och medströmsvärmeväxlare.

LaRdA skrev:Mr3D:Har du funderat på att ordna med en testrigg för att lättare och exaktare kunna jämföra olika kylflänsar?
Alltså ett isolerat koppar eller aluminiumblock med några effektmotstånd/värmepatroner samt teperaturgivare, borde gå att få en exaktare bild av hur blocket presterar då.
Fast det är kanske viktigare de temperaturer man får vid en riktig körning?

Visst hade det varit mycket bättre, och intressant för resultaten. Men testerna var ju tänkta till en början att bara göra bättre vattenblock till processorn, då är det tempfelet jag får från processorn överkomligt. Kanske om man senare bygger en bättre testsetup, bara för det är roligt. Men inget jag tänker lägga tid på nu.

thewho skrev:Det har iaf jag funderat på, måste bygga en justerbart nätaggregat först..

Mr3D:
De va en jävel till pump du har min klarar ca 100L/h genom block och min klena (6mm id) slang.

Det är ju utan belastning på den pumpen. Med block och så vet jag inte, jag kan inte testa flöde och tryck än, ska köpa hem en flödesmätare åtminstonde, men inte blitt så än.

meconer skrev:Det skulle inte kunna vara så att det blir bättre värmeöverföring om du fräser en massa små stolpar eller något liknande som den bild Madmodder visade på sidan 11 i tråden. Flödet borde säkrare brytas upp så att det blir turbulent. Eller åtminstone så tycker jag att det känns som att det borde göra det. Det kan vara så att den på madmodders bild också släpper igenom lite mer vatten. Hade du koll på flödet?

Tyvärr har jag ingen flödesmätare än, jag slängde iväg ett mail till snubben jag brukar köpa vattenkylningsgrejjer av, men inte fått svar. Antar han är på semester.

Vad kul att du nämnde det med stolpar. Plockade ur ett block från fräsen i gårkväll/natt.
Körningen av flänsarna tog 24h. Ja... 24 timmar! Programmet bestod av över 1miljon rader med kod och var 28mb stort...


Resultaten är sammanställda. Jag har precis börjat testa mina block med jet-plates, men jag sammanställer dessa resultat så länge, det är med vattnet flödande igenom blocket.

Kan beskriva varje revision av blocken för er:

Rev 1.15: Första blocket jag körde. Flänsarna har 0.6mm för vatten, 0.4mm fläns, 1mm delning på flänsarna, över en yta på 32x32mm. Flänsarna är 4mm höga.

Rev 1.25: Exakt samma som Rev 1.15, men flänsarna är 6mm höga.

Rev 1.35: Exakt samma som både Rev 1.15 och 1.25, men flänsarna är 2mm höga.

Rev 2.05: "Flänsdatan" är densamma som Rev 1.15, men jag har gjort vågor av de istället. Flänsarna är 4mm höga.

Rev 3.05: Bara för att testa vad det gör att ha flänsar vs inga flänsar alls så tillverkade jag detta blocket. Ytan är 32x32mm, med ett spel på 0.5mm för vattnet att passera igenom.

Rev 4.05: Jag ville testa hur det blev med flänsar över en större yta. Flänsarna är identiska med Rev 1.35, men istället för att ytan är 32x32mm, så är den 36x42mm. Flänsarna är 2mm höga.

Rev 5.00: Detta blocket är lite speciellt. Det monteras nämligen direkt emot IHS och sprutar vatten på den direkt. Jag ville se vad det gjorde för skillnad med att faktiskt ha koppar och kylpasta, så det är en jämförelse emot Rev 3.05. Spalten mellan processor och insprutningsplanet är 0.5mm.

Rev 6.05: För att skapa så mycket turbulens som möjligt så har jag lådor som ligger omlott, ungefär som en tegelmur. Tanken är att vattnet måste krocka emot varje pinne medan den färdas igenom blocket.

Rev 7.05: Detta blocket gjorde jag för att testa hur det gör med olika flänstjocklekar/delningar. Det är ett test emot Rev 1.15. 1.1mm för vatten, 0.9mm fläns, 2mm delning mellan flänsarna. Ytan är 32x32mm och de är 4mm höga.

Jag fick även låna ett XSPC Raystorm block av en kompis för att jämföra mina emot.

Helt otroligt vilket jobb du lägger på de här
Min tuffa pump (7,50€ inkl frakt ) ska tydligen klara 350L/h så mina klena slangar bromsar nog en hel del

Har du möjlighet att mäta flänsarna på Raystorm blocket? Ser väldigt smala ut på bild iaf.

Jag funderade nog på att lägga in lite källor med inlägget, men var lite för lat för att göra det. De kommer alltså nu istället (Wikipedia, vilket i detta fall är en rätt bra och tillgänglig referens).

Mr3D skrev:

idiotdea skrev:Man kan göra lite överslagsberäkningar på detta utan att behöva gräva ner sig allt för mycket.

<lång text>

Du får gärna beskriva formlerna lite, jag förstår exempelvis inte hur du fick fram den hydrauliska diametern på 1.04mm.

Du snackar även om Re = 2300, och 10000. Är det ett värde du hade att börja med, eller räknade du fram det med de andra värdena?

Hydraulisk diameter används för att räkna på kanaler som inte är runda. De flesta tester/formler gäller strikt endast för circulära kanaler. Man använder alltså formler som gäller för runda rör, men för icke-circulära tvärsnittsareor använder man den hydrauliska diametern iställer för (circkelns) diameter. Det blir inte 100% rätt förstås, men inom termodynamik/strömningslära så är det mer eller mindre kutym att anta minst 20% fel i varje fall. Hydrauliska diametern är definierad som Dh = 4*A/P, var Dh är hydrauliska diametern, A är tvärsnittsarean och P är omkretsen. För kanalerna jag räknade på (0,6 mm * 4 mm) blir det alltså Dh = 4*0,6 mm*4 mm/(2*0,6 mm + 2*4 mm) = 1,04 mm.

Reynolds tal (förkortat Re) används för att att avgöra om flödet är turbulent eller inte, samt för att beräkna värmeöverföring, etc. För ett runt rör är den vedertagna "sanningen" att flödet är laminärt för Re < 2300 och turbulent för Re > 2300. Exakt vid vilket Re-tal flödet övergår från laminärt till turbulent är inte exakt definierat (utan experimentellt bestämt). Re > 4000 räknas normalt som turbulent, men många av ekvationerna för värmeöverföringer gäller strikt endast för Re > 10000, vilket jag också valde att använda som gräns för att garantera turbulent flöde. Vid vilket värde flödet ändras till turbulent beror också på geometrin (2300 gäller för inre flöde i runda rör), men kan för inre flöde antas vara samma som för runda rör, så länge man använder sig av hydrauliska diametern, och tvärsnittsarean inte är allt för komplex. Det var alltså inte beräknade värden jag använde.

Värmeöverföringen beräknas ofta m.h.a. Nusselts tal (förkortat Nu). Dittus-Boelters ekvation är inte den mest noggranna korrelationen, men är enkel att använda och ger i de flesta fall tillräckligt noggranna resultat. Man beräknar alltså Nusselts tal baserad på Reynolds tal och Prandtls tal, var det senare beror endast på fluidens (vätskans/gasens) egenskaper. Med hjälp av Nusselts tal beräknar man sedan den konvektiva värmeöverföringskoefficienten h = Nu*k/L, var k är fluidens värmekonduktivitet och L är en karakteristisk längd, som i detta fall är lika med hydrauliska diametern. Värmeöverföringskoefficienten används för att beräkna värmeöverföringen, eller i detta fall alternativt temperaturskilladen mellan fluidens bulktemperatur (=medeltemperatur) och yttemperaturne på lamellerna enligt DT=Q/(h*A), var DT är temperaturskillnaden, h är tidigare definierad och A är totala ytan var värmeöverföringen sker. Jag antog att alla kanalens väggar deltog lika mycket i värmeöverföringen (vilket är en överdrift, då väggarna länge borta från processorn är kallare). Värmeöverföringsytan per kanal är därmed (2*0,6 mm + 2*4 mm )* 32 mm och totala ytan blir (2*0,6 mm + 2*4 mm)*32 mm*32 = 9421 mm². För turbulent flöde beräknade jag Nusselts tal enligt Dittus-Boelters ekvation, och för laminärt flöde använde jag Nu = 4 (se sektionen om laminärt flöde på Wikipedia). Att lamellerna inte fungerar perfekt (oändlig stor värmeledning) kan tas i beaktande med mera noggranna beräkningar, men det känns inte nödvändingt för dessa beräkningar (p.g.a. flöjande stycke).

Lamellerna överför värme genom värmeledning. Jag gjorde antaget att all värme transporteras "vertikalt" genom lamellerna från toppen till roten. Då blir tvärsnittsarean för värmeledning A = 0,4 mm*32 mm = 12,8 mm² per lamell och totalt 12,8 mm*32mm =409,6 mm² . Värmeöverföringen vid värmeledning beräknas enligt Q = (-)k*A*DT/Dx, var Q är värmeöverföringen [W], k är materialets värmekonduktivitet, A är tvärsnitssaren (vinkelrätt mot värmeströmmen), DT är temperatureskillnaden och Dx är "tjockleken". Temperaturskillnaden över lamellen blir därmed DT = Q*Dx/(-k*A), vilket med mina antagna värden blir DT = 320 W*4mm/(400 W/(m*K)*409,6 mm²) = 7,8 K.

Totalt skulle det alltså bli en temperaturskillnad mellan blocket och vattnet på 15 K + 7,8 K = 22,8 K vid laminärt flöde och 2,5 K + 7,8 K = 10,3 K vid turbulent flöde. Utan tryckfall i systemet borde flödet vara turbulent, men eftersom Re är så nära 2300 vid 550 l/h så finns det inga garantier. Man kan också rätt enkelt räkna på tryckfallet för kylblocket (m.h.a. Reynolds tal) för att se hur mycket det "stryper" flödet, men det gör jag inte längre idag...

Baserat på dessa beräkningar så skulle jag åtminstone själv försöka hitta en blockdesign som maximerar både Reynolds tal (=garantera turbulent flöde) och tvärsnittsaren för lamellerna (minsta möjlga temperaturförlust i lamellerna). Utan att räkna desto mer på detta så gissade jag att raka runda kanaler i samma plan som blocket maximerar båda dessa villkor. Optimala kanaldiametern kan man rätt enkelt beräkna numeriskt. Men man borde då ta i beaktande både tryckfall och värmeöverföring, för att få det att blir rätt.

Fråga frtt om du ännu funderar på något angående detta! Om jag orkar kanske jag räknar lite mer på detta (men i princip kan du också göra det själv). Behövs det kunde vi också diskutera via skype/telefon. Det är ett fint projekt du har på gång, så om man kan hjälpa till så är det roligt.

Jag håller också med föregående talare om att temperaturen på kylblocket säger en hel del om var "problemet" sitter. Med andra ord, är problemet mellan processorns kisel och hölje, mellan höljet och kylblocket, eller i själva kylblocket. Det är onödigt att koncentrera sig väldigt mycket på kylblocket om du t.ex. förlorar 20°C mellan processor och kylblock. Värmeöverförngen mellan luft och blocket är rätt dålig, så som en första approximation kan man anta att blocket har samma temperatur som vattnet eller processorn, beroende på var du kommer åt att mäta.

thewho skrev:Helt otroligt vilket jobb du lägger på de här
Min tuffa pump (7,50€ inkl frakt ) ska tydligen klara 350L/h så mina klena slangar bromsar nog en hel del

Har du möjlighet att mäta flänsarna på Raystorm blocket? Ser väldigt smala ut på bild iaf.

Har har tittat på det och mätt delningen lite snabbt, ska kolla närmare så jag inte mätt fel. Jag fick delningen till ~0.5-0.75mm nånstans.
Tittar man på blocket så känns det väldigt billigt framtaget dock, de verkar ha skitit fullständigt i att nått har hänt med slitsfräsen, eller vad för verktyg de nu kör med...

idiotdea skrev:Jag funderade nog på att lägga in lite källor med inlägget, men var lite för lat för att göra det. De kommer alltså nu istället (Wikipedia, vilket i detta fall är en rätt bra och tillgänglig referens).

<lång text>

Jag håller också med föregående talare om att temperaturen på kylblocket säger en hel del om var "problemet" sitter. Med andra ord, är problemet mellan processorns kisel och hölje, mellan höljet och kylblocket, eller i själva kylblocket. Det är onödigt att koncentrera sig väldigt mycket på kylblocket om du t.ex. förlorar 20°C mellan processor och kylblock. Värmeöverförngen mellan luft och blocket är rätt dålig, så som en första approximation kan man anta att blocket har samma temperatur som vattnet eller processorn, beroende på var du kommer åt att mäta.

Jag skummade bara igenom ditt inlägg nyss, kommer behöva läsa igenom det 5 gånger till innan jag fattar allt. Ja, och inte mitt i natten heller... Haha!

Men om jag inte förstod dig helt fel så menar du att det är viktigare att ha ett högt flöde i blocket som skapar turbulens, än att ha en flänsdesign som skapar turbulens?

Såg du testerna jag just publicerade? Titta på Rev 6.05, där försökte jag göra en design som skulle skapa turbulens, genom att vattnet krockar med pinnarna och byter håll hela tiden så skapar det turbulens, eller ja, det är min teori. Tankar kring det?

Jag vet ju inte hur mycket jag förlorar mellan processorns kärna och IHSen(ska försöka leta lite tester kring det), men mellan kopparn och kylpastan är det inte mycket. Jämför Rev 3.05 och Rev 5.00. Men visst, jag kanske har dålig överföring mellan vatten/koppar bara för vattnet inte är turbulent/turbulent nog. Eller mellan processorn och IHS. Jag tror, TROR, dock inte att det är så dålig förlust mellan CPU och IHS på denna processorn då IHSen är lödd på processorn, och de brukar rent generellt ha rätt bra temperaturer.

Efter att ha letat lite så verkar det som att mellan kärnan och IHS, om den är lödd(vilket den är i mitt fall), så gör det typ 5C med/utan IHS.

Nu är jag trött och yrar säkert lite, men jag funderar på hur det kan vara så stor temperaturskillnad mellan cpu och vattnets temperatur. 40C, det känns väldigt mycket. Att det är så många förluster mellan processorn och vattnet, på en sån kort väg(Men visst, jag har ingen som helst utbildning inom termodynamik och min kunskap inom ämnet är ju mer "titta, det är skoj att fräsa lite olika vattenblock"). Jag har inte mätt temperaturen, men jag kan hålla i vattenblocket vid belastning, det är inte farligt varmt. Jag ska ge er bättre mät-resultat dock.

För att få till ett turbulent flöde så kan man antingen justera flödet eller geometrin. Båda leder i princip till samma sak. Men då vattenflödet i princip är bestämt (550 l/h), så finns det bara geometrin kvar att påverka. Din Rev 6.05 borde vara bra på att generera turbulens (det går att räkna på detta också, men blir lite onödigt besvärligt).

Lite förvånande att Rev 5.00 inte var bättre än den var. Möjligtvis är det helt enkelt så att värmeöverföringsytan (som där är rätt så liten) inte räcker till för ett bättre resultat.

Det kan vara skäl att kolla lite mer på vattenflödet. Om jag räknade rätt så skulle Rev 1.15 ge ett tryckfall på ca. 150 mbar vid ett flöde på 550 l/h. Pumpens maxtryck är ca. 100 mbar (utan flöde), så flödet kommer inte att vara 550 l/h. En snabb gissning skulle vara på ca 300 l/h. Ifall man vågar lita på pumpkurvan (och det tycker jag att man borde kunna) så går det rätt enkelt att beräkna flödet från difftrycket över pumpen. Eftersom 100 mbar (=max tryck) motsvarar 1 m vatten, så behöver du endast ett t-stycke och en 1 m vertikal slang vardera på pumpen sug- och trycksida. Mät skillnaden i vattenpelarens höjd när pumpen går. 1 cm motsvarar alltså 1 mbar. Då kan du avläsa från pumpkurvan vad flödet är vid detta difftryck.

Även om du inte skall köra pumpen på högre hastighet än du gör nu, så vore det intressant med ett test på en högre hastighet. Kör du pumpen på full hastighet så får du nog fram ett gränsvärde som man kan sikta mot med bra design för lägre flöde.

Några nyheter ?

Det här med kylare verkar riktigt intressant.
Jag noterar att Rev 5.00, som verkar bra, inte alls funkade något vidare. Det beror nog på att man får ett flöde direkt mellan ingång och utgång. Vattnet står helt enkelt still, med endast en "kanal" mellan in och ut.

Mina erfarenheter handlar om kylning av formar inom plastindustrin. Där har det visat sig att parallella flöden aldrig blir så bra. Jag skulle vilja se en konstruktion med bara en liten kanal som t.ex. är spiralformad. Hög flödeshastighet gör att man inte behöver oroa sig över laminärt flöde, det blir aldrig stillastående vid ytan ändå. Tillräcklig area på kanalen kommer man fram till genom att mäta temperaturstegringen på vattnet. Stiger det inte nämnvärt i temperatur så har man tillräckligt flöde.
Att sätta hela systemet under tryck kan nog även det öka värmeöverföringen.

Har varit fullt upp med allt och inget nu ett litet tag, men dags för krafttag nu igen!

Vi kan börja med kylartesterna.
Jag har testat blocken med jet-plates. Jag körde Rev 1.15 med de olika plattorna, men eftersom jag fick identiska resultat så valde jag att bara köra vidare med platta #2. Som mina tester visar så är användningen av jet-plate rätt överkomlig, och t.o.m. sämre i ett fall(Rev 6.05)

Nya blocket kommer jag designa med Rev 6.05 designen.

Jag hade en plåt kvar att köra i NCn, så körde den i fredags. Blev riktigt bra med nätbrunnen och I/O-mojjen. Tyvärr kommer det inte bli lika bra passning efter anodiseringen, då de kommer nöta bort material, men det får gå ändå.

Fräste ner en försänkning för LED-lamporna i 2 av stagen. Dioderna var inte så runda och fina när jag fick de, så jag gick loss med filen och passade in de.

Var även att köra fram ett helt nytt stag. Har varit lite för snabb med tillverkningen med detta projekt och dålig på att ha en färdig modell, så detta nya staget får byta ut ett existerande, bara för jag ska kunna montera startknappen.

Allt körs inte i NCn! Försänkningen av skruvhålen gjorde jag på gammalt hederligt vis. I manuella fräsen/pelarborren.


Det var allt för denna gång, nästa helg borde jag köra fram en ny kopparbas till CPU/VRM blocket.

Vad jag funderar på med CPU-blocken, är om det skulle bli bättre om pinnarna var pyramidformade(eller någon annan 3D-profil).
(Fast då kanske locket måste ha motsvarande profil...)

Jag vet faktiskt inte, men med tanke på hur liten prestandaskillnad jag såg på de olika blocken så skiter jag i det...



Blivit en krafthelg igen, har kört fram en ny kopparbas till CPU/VRM blocket och ett fönster(?) till reservoaren.
Jag har lite spillbitar borstad aluminiumplåt från när jag vargade en sidopanel, borrade 5 hål i den(i manuella fräsen/pelarborren), körde fram en fixtur i NCn, monterade plåten och körde konturen.
Första gången jag monterar nått i fräsen med dubbelhäftande tejp, men det gick mycket bättre än förväntan faktiskt. Köra passningar var även det inga problem.

byggde dock upp rätt mycket grader från polykarbonaten, men kan bero på att jag hade en lite för slö fräs. Nästa gång bör jag ta en ny.
Blev faktiskt riktigt nöjd med resultatet! Ett fönster som ligger försänkt med aluminiumskivan. Tanken är att det ska göras samma sak på sidoplåtarna.
Ny kopparplatta på gång!
Nu med inbyggd tempsensor.
Flänsarna baserade jag på Rev 6,05. Måste köpa en ny O-ring då den gamla inte passar och sen blir det att blästra blocket, om jag blästrar hela eller bara vattenkanalen återstår att se. Anledningen till att jag vill blästra vattenkanalen, eller flänsarna rättare sagt, det är ju för det har byggt upp uschliga grader i ovankant på flänsarna, går nästan att se det i bilden...

Edit: Glömde nästan säga hur lång tid det tog att köra flänsarna... Det tog 27h att köra de, men fräsen gick av när det var ~0.5mm kvar eller så, så jag riggade en ny fräs och körde om den sista biten, vilket tog 6h... 33h flänskörning, yes!


Kan även tillägga att projektet paserade 300h i tillverkning denna helgen...

Nästa helg har jag fullt upp med annat, så då blir det ingen uppdatering...

Jag vet faktiskt inte, men med tanke på hur liten prestandaskillnad jag såg på de olika blocken så skiter jag i det...

Det gör du rätt i.

Det är ju bara av nyfikenhet man flummar om sånt.
Jag tänkte att det kanske är så att både koppar och vatten är så bra på att transportera värme, att det är ytan mellan dem som är viktig, att man ska maximal yta samtidigt som man ska "samma avstånd" till ytan för att de mera avlägsna topparna inte ska bli så avkylda att de inte har någon värme att avge.
(här skulle det vart bra med en förklarande FIR-bild...)

Fan ta dig. Jag vill också ha maskiner för att göra så här snygga saker...

Ja det är lika bra att banna gynnaren direkt