Effetti LLK: Mistero parzialmente risolto?

Ciao,

in
Clicca e scorri leggermente verso il basso (Grazie, leolotus!) si può vedere che il trasferimento di calore dall'alluminio all'aria è migliore con il flusso d'aria rispetto a quando non c'è flusso, ma raggiunge il valore massimo a 6 m/s e non aumenta ulteriormente al di sopra di quella velocità.

Riferito a un sistema di lubrificazione a circuito chiuso, ciò significherebbe che esso inizia a funzionare completamente già a una velocità dell'aria esterna di circa 20 km/h.

Se le aperture del sistema di lubrificazione a liquido (LLK) sono significativamente più piccole della superficie frontale del LLK, il suo flusso sarà solo una frazione della velocità del veicolo, ma una volta che questa frazione raggiunge circa i 20 km/h, il LLK è completamente efficace .

Potrebbe spiegare perché i nostri veicoli riescono ad andare bene con aperture così piccole per il sistema di lubrificazione a liquido, e perché l'aumento delle aperture a "velocità normali" non porta a una diminuzione della temperatura del liquido di lubrificazione... Rainer aveva già fatto dei tentativi in merito, che però sono stati inconcludenti .

Non la vedrei così in modo generalizzato. Quello che si vede nella pagina sembra un dissipatore di calore per qualche componente elettronico con una potenza di dissipazione fissa. I LLK (Low Level Keyboards) hanno invece una forma completamente diversa, quindi le condizioni di flusso sono diverse e sarebbe necessario misurare una curva specifica per questo. Oppure, qualcuno potrebbe fare una simulazione FEM. Comunque, con i casi standard di trasferimento di calore e massa 1, non è più possibile calcolarlo.
La curva avrà probabilmente una forma simile, ma durante la progettazione del radiatore, è possibile spostarla (quasi) in qualsiasi direzione desiderata.

mcgyver2k ha scritto:

La curva avrà probabilmente un aspetto simile dal punto di vista del principio, ma può essere spostata (quasi) in qualsiasi direzione desiderata durante la progettazione del radiatore.

Quello che mi sembra ancora plausibile è la variazione della profondità di costruzione del sistema di drenaggio lineare (LLK) nella direzione del flusso.
Più in profondità, maggiore è il calore che l'aria ha già assorbito durante il suo percorso attraverso il liquido di raffreddamento, prima che raggiunga l'ultima aletta di raffreddamento.

A mio parere, l'unica soluzione è aumentare la velocità del flusso d'aria, in modo che l'aria non abbia troppo tempo per assorbire calore e possa raffreddare anche l'ultima aletta in modo più efficace. Questo implica una velocità minima di flusso più alta per ottenere la massima efficienza del sistema di raffreddamento a liquido, rispetto ai sistemi a liquido più piatti con una grande superficie frontale.

Ma il principio del "trasferimento di calore dall'alluminio all'aria" è lo stesso descritto nel link.
Pertanto, anche io penso che le curve delle caratteristiche operative dei motori elettrici abbiano fondamentalmente la stessa forma, anche se potrebbero presentare valori diversi sull'asse della velocità.

attenzione!!!

Sembra che il dissipatore di calore aperto, o il tubo, abbia uno strato limite d'aria uniforme che, a un certo punto, si separa (creando uno strato limite laminare o qualcosa del genere).

Per quanto riguarda i liquidi di raffreddamento, immagino che il loro comportamento possa essere molto diverso a causa delle elevate velocità di flusso e della ridotta distanza tra le lamelle, il che potrebbe portare a resistenze termiche completamente diverse.

leolotus ha scritto:

Probabilmente, il dissipatore di calore aperto o il tubo presentano uno strato limite d'aria uniforme che, a un certo punto, si separa (strato limite laminare o qualcosa del genere)

.
Fondamentalmente, esistono solo due tipi di flusso: laminare o turbolento (se ricordo bene i miei tempi da modellista di aerei).
Anche in presenza di un flusso turbolento, non si crea un vuoto, quindi il trasferimento di calore dall'alluminio all'aria rimane comunque possibile.

Citazione:

Per quanto riguarda il LLK, potrei immaginare che il suo comportamento sia diverso a causa delle elevate velocità di flusso e della piccola distanza tra le lamelle, il che potrebbe portare a resistenze termiche completamente diverse.

Nel diagramma, non si tratta di resistenza termica assoluta, ma solo della variazione di una qualsiasi resistenza termica in funzione della velocità del flusso d'aria.

Ritengo che, a causa del labirinto di alette, l'aria all'interno di un radiatore alettato scorra probabilmente più lentamente rispetto all'aria che circola accanto (in un radiatore alettato aperto).

Nonostante ciò, penso che l'effetto di ogni sistema di lubrificazione a contatto con l'aria aumenti inizialmente con l'aumentare della velocità, ma raggiunge il suo massimo a velocità relativamente basse e, al di sopra di quel punto, rimane costante. In sostanza, è come nel grafico del tuo link, solo con valori più alti sull'asse dei metri al secondo (ad esempio, velocità raddoppiate; in quel caso, non farebbe differenza se il sistema fosse esposto a 50 o 150 km/h, ma al di sotto di 50 km/h non funzionerebbe più completamente).

laminaare / turbolento, esattamente quello che intendevo.

Fintanto che si verifica un flusso laminare (cioè uniforme) sulla superficie, vale il diagramma sopra indicato. A quanto ricordo, si forma uno strato limite che agisce come isolante. Tuttavia, nel liquido di raffreddamento, è certo che si verifichi un flusso turbolento, ovvero gli strati d'aria vengono miscelati fino alla superficie metallica.

Ciao,
Se si vuole essere precisi, è complicato.
Il trasferimento di calore è maggiore in condizioni di flusso turbolento rispetto al flusso laminare, perché le turbolenze favoriscono l'apporto costante di aria fredda vicino alla superficie calda. Nel flusso laminare, invece, prevale la conduzione termica, che nell'aria è meno efficiente.
È vero che il radiatore per l'elettronica non può essere paragonato al radiatore dell'aria di raffreddamento. Nell'elettronica, con le sue alette più grandi, c'è ancora aria relativamente fresca. Per lo scambiatore di calore a piastre, ciò che Ulf ha detto negli ultimi post vale già per il lato dell'aria di raffreddamento. Tuttavia, non bisogna dimenticare che il trasferimento di calore sul lato dell'aria di raffreddamento non migliora con l'aumentare della velocità. Pertanto, potrei immaginare che la potenza di trasmissione aumenti solo marginalmente a partire da una certa velocità, anche se le lamelle sono molto profonde e ravvicinate.

christians ha scritto:

Non bisogna però dimenticare che il trasferimento di calore dal lato dell'aria di raffreddamento non migliora con l'aumentare della velocità del veicolo. Pertanto, potrei immaginare che la potenza di trasmissione raggiunga un limite oltre una certa velocità, anche se le lamelle sono molto profonde e ravvicinate.

Sì, secondo me, l'aria di raffreddamento non viene probabilmente fatta passare attraverso delle alette per ridurre al minimo la resistenza al flusso nel sistema di raffreddamento dell'aria compressa.
-> In questo caso, si avranno probabilmente condizioni più "elettroniche" (con flusso laminare), quindi al di sopra dei 6 m/s non ci sarà più alcun aumento. E questi 6 m/s potrebbero essere già raggiunti a vuoto.
E poiché la capacità di raffreddamento interna non aumenta, ogni cm³ di aria di carica perde sempre meno energia, più velocemente scorre attraverso il radiatore dell'aria di carica -> alla massima potenza (Pmax), l'effetto di raffreddamento "interno" del radiatore dell'aria di carica è il peggiore .

Ma torniamo alla parte esterna del sistema di raffreddamento ad aria:

Anche se il diagramma elettronico non può essere trasferito direttamente a causa delle altre condizioni di flusso e della geometria del LKK, ritengo comunque che il principio fondamentale della dipendenza della capacità di raffreddamento dalla velocità del flusso sarà lo stesso:
Quindi, al di sotto di una velocità di flusso v=0, si osserva una diminuzione del resistore termico esterno (espresso in K/Watt) fino a una certa velocità di flusso, e con un ulteriore aumento della velocità di flusso, il resistore termico non diminuisce ulteriormente.

La domanda è: qual è esattamente la velocità di flusso a cui ci si riferisce?

Oppure avete una visione fondamentalmente diversa su questo aspetto?

Ciao,

in
.

Per quanto riguarda il trasferimento di calore, quanto affermato finora è corretto, con riferimento allo strato limite laminare, ecc. Tuttavia, con un flusso d'aria maggiore, l'aria che attraversa il sistema viene riscaldata meno, il che comporta un gradiente di temperatura maggiore sul dissipatore di calore, e questo a sua volta porta a un miglioramento del trasferimento di calore!

Non bisogna dimenticare che anche il dissipatore di calore, di per sé, può trasportare solo una certa quantità di calore in un determinato tempo. E qualsiasi cosa superi questa quantità, l'aria non può rimuoverla. Pertanto, anche da questo punto di vista, il sistema si avvicina a un limite, qualunque esso sia nel caso dei sistemi di raffreddamento a liquido...

attenzione !!!

Sembra che il dissipatore di calore aperto, o il tubo, abbia uno strato limite d'aria uniforme che, a un certo punto, si separa (creando uno strato limite laminare o qualcosa del genere).

Nel caso del LLK, immagino che il suo comportamento possa essere molto diverso a causa delle elevate velocità di flusso e della ridotta distanza tra le lamelle, il che potrebbe portare a resistenze termiche completamente diverse. }

Più il distanziamento tra le alette è ridotto, più facilmente si forma uno strato limite laminare! Un aumento della velocità del flusso tende a contrastare questo fenomeno! Più ampia è l'area interessata dal flusso, maggiore è lo sviluppo dello strato limite laminare. Tuttavia, questo effetto può essere contrastato attraverso l'utilizzo di deviazioni nel flusso.

Le condizioni di flusso sono descritte dal numero di Reynolds. Fino a circa 2500, il flusso è laminare. Il numero di Reynolds si calcola come: densità * velocità * diametro / viscosità cinematica.

@joegolf: Il flusso di calore è dato da k*A*delta T.
Quindi, è possibile modificare la potenza termica trasferita variando la differenza di temperatura.

schnappi ha scritto:

... @joegolf: Il flusso di calore è dato da k*A*delta T. Quindi, si può modificare la potenza termica trasferita variando la differenza di temperatura.

Sì, ma non al di sotto della temperatura dell'aria che lo attraversa! Quindi, il delta T definisce il limite massimo all'interno del radiatore stesso.

schnappi ha scritto:

@joegolf: Il flusso di calore è dato da k*A*delta T. quindi è possibile modificare la potenza termica trasferita variando la differenza di temperatura!

.
Hm, la interpreto come...
A = superficie effettiva per il trasferimento di calore.
delta T = differenza di temperatura.
k = conducibilità termica (inverso della resistenza termica) del materiale isolante tra l'aria interna e l'aria esterna.

A quel punto, il valore di k varia in base alla velocità del flusso nel sistema di raffreddamento a liquido (come indicato sopra).
A è definito in modo costruttivo.
È difficile scegliere liberamente il valore di delta T, poiché questo è determinato dalla pressione di carica istantanea e dalla temperatura ambiente.


A proposito, ho provato a calcolare l'aumento di temperatura dell'aria aspirata dovuto al lavoro di compressione.
Risultato: ogni aumento di pressione del bar riscalda l'aria di ben 75,3 K.

Si adatta molto bene a un diagramma in un documento relativo al TDI industriale: la temperatura prima del convertitore catalitico aumenta da 50 a circa 127 °C tra 1000 e 1900 giri/min e rimane costante al di sopra di questo valore (come la pressione di sovralimentazione).
-> A questa pressione, si registra un aumento di temperatura di 77°C, indipendentemente dalla portata massica.

@joegolf: Il flusso di calore è dato da k*A*delta T.
quindi è possibile modificare la potenza termica trasferita variando la differenza di temperatura!.
Hm, la interpreto come...
A = superficie effettiva per il trasferimento di calore.
delta T = differenza di temperatura.
k = conducibilità termica (inverso della resistenza termica) del materiale isolante tra l'aria interna e l'aria esterna.

A quel punto, il valore di k varia in base alla velocità del flusso nel sistema di raffreddamento a liquido (come indicato sopra).
A è definito in modo costruttivo.
È difficile scegliere liberamente il valore di delta T, poiché questo è determinato dalla pressione di carica istantanea e dalla temperatura ambiente.


A proposito, ho provato a calcolare l'aumento di temperatura dell'aria aspirata dovuto al lavoro di compressione.
Risultato: ogni aumento di pressione del bar riscalda l'aria di ben 75,3 K.

Si adatta molto bene a un diagramma in un documento relativo al TDI industriale: la temperatura prima del convertitore catalitico aumenta da 50 a circa 127 °C tra 1000 e 1900 giri/min e rimane costante al di sopra di questo valore (come la pressione di sovralimentazione).
-> 1 bar corrisponde a un aumento di temperatura di 77°C, indipendentemente dalla portata massica.

k è il coefficiente di trasmissione termica! k = 1/(1/αᵢ + s/λ + 1/αₐ)
qui, 'i' indica la superficie interna, 'a' la superficie esterna; alpha è il coefficiente di scambio, 's' è lo spessore della parete e lambda è la conducibilità termica del materiale del dissipatore.

Alpha, a sua volta, è una funzione del numero di Nusselt, che fornisce informazioni sulle condizioni di flusso (spessore dello strato limite, ecc.). Spiegare tutto in dettaglio richiederebbe troppo tempo!

schnappi ha scritto:

k è il coefficiente di conducibilità termica! k = 1/(1/alpha i + s/lambda + 1 / alpha a) qui, "i" indica la superficie interna, "a" la superficie esterna; alpha è il coefficiente di scambio termico, s è lo spessore della parete e lambda è la conducibilità termica del materiale del dissipatore. alpha, a sua volta, è una funzione del numero di Nusselt, che fornisce informazioni sulle condizioni di flusso (spessore dello strato limite, ecc.). Sarebbe troppo lungo spiegare tutto nel dettaglio!

Mmm, quindi, in definitiva, si tratta di parametri che un guidatore normale può influenzare solo "indirettamente", attraverso lo stile di guida o la velocità.

Oppure, come "autista non convenzionale", tramite modifica/sostituzione del sistema di controllo della trazione .

Cosa apporterebbe effettivamente spruzzare ulteriori goccioline d'acqua sul materiale di supporto per la stampa?
Qualcuno l'ha mai provato?

Mi piacerebbe riutilizzare una parte dei sistemi di raccolta delle acque piovane non collegati e poi, per un certo periodo, versare acqua del rubinetto nel serbatoio di prelavaggio!