Lytron - Total Thermal Solutions
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Tools & Technische Hinweise

 
 

Die Verlustleistung messen

Der erste Schritt bei der Auswahl der geeigneten Kühlkomponente für eine Anlage ist die Bestimmung der Verlustleistung bzw. der vom System generierten Wärmemenge. In diesem Artikel wird beschrieben, wie die Verlustleistung für eine beliebige Flüssigkühlanlage bestimmt werden kann.

Eine schnelle und ungenaue Methode, die Verlustleistung zu schätzen, ist anzunehmen, dass alle elektrische Energie, die einem Prozess zugeführt wird, in Wärme umgewandelt wird. Vom 1. Gesetz der Thermodynamik her ist bekannt, dass die Menge an Energie, die ein System verlässt, nie größer als die Menge an Energie sein kann, die in ein System eintritt. Vorsichtig geschätzt kann die Verlustleistung der Menge der verbrauchten Elektrizität entsprechen, wenn Elektrizität die einzige Form von Energie ist, die in ein System eintritt.

Für eine genauere Bestimmung der Verlustleistung kann die Formel Q = m x Cp x math16DT verwendet werden, bei der:

Q = Verlustleistung (BTU/h)
m = Massendurchflussmenge (lb/h)
Cp = spezifische Wärme (BTU/lb °C)
math16DT = Temperaturänderung (°C)

Um Q mit Hilfe der oben genannten Gleichung zu bestimmen, ist es wichtig, die Werte m und math16DT über Versuche zu erhalten. Um diese Werte zu messen, werden die folgenden Geräte benötigt:

Menge

Gerät

Empfohlene
Genauigkeit

2 Thermoelement des Typs "T" ± 0,1°C
1 Turbinendurchflussmesser ± 1 % der Messung

Die Thermoelemente und der Turbinendurchflussmesser können zum Messen der Temperaturveränderung der Flüssigkeit und der Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit zum Zeitpunkt des Höchstlastbetriebs (siehe Abbildung 1) verwendet werden. Mit der spezifischen Wärme der Flüssigkeit (die Eigenschaften der gebräuchlichsten Kühlflüssigkeiten finden Sie im Lytron-Katalog oder auf unserer Webseite unter Hilfsmittel & Technische Hinweise) und der obigen Gleichung lässt sich die Wärmebelastung berechnen.

 Testaufbau zum Messen der Verlustleistung

Abbildung 1 - Testaufbau zum Messen der Verlustleistung

Die Genauigkeit der Thermoelemente und des Durchflussmessers sind besonders wichtig, da bereits ein kleiner Genauigkeitsabfall eine bedeutende Fehlerprozentzahl verursachen kann. Beispiel: Wenn der Temperaturanstieg 5,6 °C beträgt und die Thermoelemente auf ± 0,28 °C genau sind, könnte die Temperaturanstiegsmessung bis zu 0,5 °C oder 10 % abweichen. Hieraus folgt, dass die gesamte Verlustleistungsberechnung nicht genauer als diese ± 10 % sein kann. Beträgt der Temperaturanstieg weniger als 5,5 °C, wird aus den ± 0,3 °C sogar eine noch höhere Prozentzahl. Wird der Temperaturfehler in °F oder °C angegeben, kann die Fehlerprozentzahl berechnet werden, indem die Thermoelementgenauigkeit mit Zwei multipliziert wird, danach durch die Temperaturveränderung geteilt wird und das Ganze mit Hundert multipliziert wird.

Es wird empfohlen, vor der Aufzeichnung der Messungen eine Kalibrierung der beiden Thermoelemente durchzuführen. Sollte dies nicht möglich sein, kann man die Genauigkeit des einen Thermoelements mit dem anderen vergleichen. Hierzu lässt man eine Flüssigkeit ohne Verlustleistung durch die Thermoelemente fließen. Sind die Temperaturen gleich, kann der exakte Temperaturanstieg bei Höchstbetrieb verwendet werden. Andernfalls sollte der Temperaturunterschied der beiden Thermoelemente unter keiner Hitzebelastung bei der Durchführung von Messungen während des Höchstbelastungsbetriebs berücksichtigt werden. Hierfür muss der Temperaturunterschied bei keiner Hitzebelastung von dem Temperaturunterschied unter Verlustleistungseinfluss subtrahiert werden. Beispiel: Wenn die beiden Thermoelemente unter keiner Hitzebelastung 20,0 und 20,5 °C und unter Verlustleistungseinfluss 25,0 and 30,5 °C betragen, sollte die Temperaturveränderung als (30,5-25,0)-(20,5-20,0) oder 5,0°C berechnet werden.

Wenn kein Durchflussmesser verfügbar ist, kann ein Messbehälter und ein Zeitmesser für die Bestimmung der Durchflussmenge verwendet werden, indem die Flüssigkeitsmenge, die das System durchflossen hat, erst gemessen und dann durch die verstrichene Zeit geteilt wird. Eine konstante Durchflussmenge ist grundlegende Voraussetzung, wenn der Durchfluss auf diese Weise berechnet wird. Die Dichte der Flüssigkeit sollte verwendet werden, um die Volumendurchflussmenge in eine Massendurchflussmenge umzuwandeln.

Diese Methoden zur Bestimmung der Verlustleistung sind für jedes Flüssigkühlsystem gleich und können beim Bestimmen der Größe eines Kühlers, einer Kühlplatte  oder eines Wärmetauschers  verwendet werden.