Wärmeleitwert von Gehäuse ermitteln

[Chris1]

Hallo

wie kann man den Wärmeleitwert von einem Gehäuse wie z. B. diesem hier ermitteln:

https://www.ebay.de/itm/1306-Aluminu...53.m1438.l2649

Das einzige was ich zur Berechnung von Wärmeleitwerten zu Alublechen gefunden habe ist das hier:

http://www.electronicdeveloper.de/EM...uehlBlech.aspx

Was aber nicht wirklich die Lösung der Frage ist.

Kann jemand Licht ins dunkel bringen?

[Chris1]

Bei dem Beispielgehäuse handelt es sich um ein Gehäuse aus schwarz eloxiertem Alu mit den inneren Abmessungen:
Breite 120mm, Höhe 49mm und tiefe 240mm
Das Alu ist 2,5 mm "dick"


Ich würde mich über eine Hilfestellung freuen, die es auch ermöglicht andere Gehäusegrößen zu berechnen.

[Bizarre]

Dazu müsstest du dich in Ansys einarbeiten : https://www.ansys.com/products/struc...ermal-analysis

Viel Spass

LG, Manfred

[Chris1]

Danke für den Tipp und Link.
Aber ich glaube da liegt die Latte für mich ein paar Meter zu hoch

[Bizarre]

Jo. da würde ich selber auch nicht mit anfangen...

Wenn du das Gehäuse schon in der Hand hast, einfach selber messen...
Also z.B. ne 12V/10W Glühbirne rein, und nach ner Stunde die Oberflächentemperatur messen.. Klaro, zu simpel, aber sollte für unsere DIY Zwecke ausreichen....

[Chris1]

Ahhh.

Und bei 40 oder 100Watt sollte/müsste es dann das 4 bzw. 10 fache sein?!

Aber was wenn man das Gehäuse nicht in der Hand hat?

Den Link den ich eingefügt hatte um bei Quadratischen/Rechteckign Alublechen den Wärmeleitwert zu berechnen ging nur bis 200qcm und auch nur auf einer Ebene.
Aber für U-Profile oder Rohre bzw. Flächen über 200qcm habe ich nichts gefunden - gibt es so was oder eine Formel dafür evtl. auch?

Was mir bei Eingaben auf der Seite auch aufgefallen ist, ist das sich, ab gewissen Werten, der Wärmeleitwert sogar wieder erhöht. Das kann doch "eigentlich" nicht sein - oder???

[HIFIAkademie]

https://www.mikrocontroller.net/topic/205307#4596821

[Gnom52]

Hallo Chris

Das einzige was ich zur Berechnung von Wärmeleitwerten zu Alublechen gefunden habe ist das hier:
http://www.electronicdeveloper.de/EMechanikKuehlBlech.aspx

Auf der o.g. Seite wird der Wärmewiderstand berechnet, je kleiner umso bessser.
Das Gehäuse könntest Du auseinander klappen und die in die gesamte Fläche etwa ein Quadrat einzeichnen...

Aber wenn Du etwas in das Gehäuse einbaust, ohne direkte Verbindung zur Wand, dann brauchst Du Konvektion, also Luftströmung durch Löcher im Boden und Deckel, sonst sperrst Du die Wärme nur unnötig ein.

Aber ich glaube, das ist nicht Dein Problem.

Die andere Lösung ist eine kleine "Heat-Pipe". Keine Angst ist viel einfacher als es sich anhört. Leider habe ich die originale Quelle auf die Schnelle nicht gefunden, aber ich habe eine eigene Anwendung zur Hand.




Im dem Bild siehst Du die Wärmebrücke (Heat-Pipe) zwischen Wärmequelle (unter dem schwarzen Kühlkörper) und der (Gehäuse-)Platte. Statt der gefrästen Leiste kannst Du auch einfach eine Alu-Leiste (min. 3-5mm) und an den Enden ein paar davon abgesägte kurze Stücke (gestapelt) verwenden.

Schnelle GrüÜüsse
Wolfgang

[Chris1]

Hallo Wolfgang,

ich habe mich mit "Wärmeleitwerten" falsch ausgedrückt, gemeint habe ich den Wärmewiderstand.

Wenn man auf der Seite http://www.electronicdeveloper.de/EM...uehlBlech.aspx verschiedene Maße eingibt, kommen teilweise bei einer größeren Fläche höhere Werte raus als bei einer kleineren Fläche.

Bsp.: vertikal 200x200x2,5 = 3,1 K/W und bei 120x200x2,5 = 3,0 K/W
horizontal 200x200x2,5 = 3,5 K/W und bei 140x200x2,5 = 2,9 K/W

Das kann eigentlich nicht sein - oder?

Außerdem bezieht sich der Link nur auf einfache Bleche und eine Maximale Kantenlänge von 200mm.

Ich suche nach einer Möglichkeit zur Berechnung des Wärmewiderstandes von kompletten Gehäusen.

Das Gehäuse gedanklich "aufzuschlagen" und als einfaches Blech zu betrachten hilft nicht wirklich weiter,
da bei 200x200 Schluss ist und es noch dazu (zumindest bei der Berechnung auf der verlinkten Seite) zu dem oben beschriebenen "Fehler?" kommt.

In meinem Fall muss ich maximal ca. 70 Watt "verheizen" und nun suche ich nach einem geeigneten Gehäuse - besser gesagt versuche die nötigen Abmessungen zu bestimmen.

Wenn ich nun bei 24 Grad Außentemperatur eine Erwärmung auf max. 70 Grad zulassen will, muss das Gehäuse so ausgelegt sein, das es sich um höchstens 46 Grad erwärmt.
Bei 70 Watt ist ein Kühlkörper mit 0,66 K/W nötig. Das wäre z. B. so einer https://de.rs-online.com/web/p/kuhlkorper/5074876/

Da aber mein Augenmerk auf Gehäusen liegt, die von der Bauart dem verlinkten entsprechen und ich keine Kühlkörper nach außen haben möchte kam ich dazu nach einer Möglichkeit zur Berechnung der Kühlleistung von so einem Gehäuse, einem U-Profil oder Vierkantprofil zu suchen.

Der Tipp mit der Heatpipe hat einen ursprünglichen Gedanken möglichst viel Wärme los zu werden wieder aufleben lassen.

[Siegfried]

Hallo Chris1,

beschreibe doch mal die Box
Größe, Material, LS-Anordnung, Bass-Reflex, Standort, ...
ist diese schon fertig oder noch in Planung?

Siegfried

[Chris1]

Hallo Siegfried,

wie kommst Du auf eine Box?

Meine Frage bezieht sich auf das Gehäuse für eine Endstufe / Verstärker.

Am Anfang habe ich einen Link zu einem Gehäuse eingestellt, das ich im Auge habe.

[Chris1]

Auch wenn es nicht zum Thema gehört, beantworte ich Dir Deine Frage nach den Boxen
Meine Boxen habe ich schon eine Zeitlang.
Es sind u.a. ein paar "le Petit" - im Säulengehäuse.

Abmessungen:
Außen 84 hoch, 20 breit, 25 tief
Bassreflex 70mm 145 lang
Material MDF 29mm
Lautsprecher FE103Sigma
Aufstellung derzeit nur 2meter auseinander, mittig ein Anlagentisch, re+li 30cm zu den LSP Platz.
Abstände von den Wänden 35cm nach hinten, ca. 80 cm zu den Seitenwänden

In absehbarer Zeit will ich mal was günstiges basteln und bin heute über die Sippo gestolpert, vorher hatte ich die mivoc SB 238 im Visier.
Aber das ist eine andere Geschichte .....

[Gnom52]

Hallo Chris

Bsp.: vertikal 200x200x2,5 = 3,1 K/W und bei 120x200x2,5 = 3,0 K/W
horizontal 200x200x2,5 = 3,5 K/W und bei 140x200x2,5 = 2,9 K/W

Das kann eigentlich nicht sein - oder?

Ja, so ist das...

Noch ein paar Anmerkungen. Ich experimentiere gerade mit 50W LEDs, die wirklich ca. 50W Wärme erzeugen und die muss weg.
Montiert auf einer 5mm Alu-Platte 260 x 350 mm² komme ich auf eine Oberflächentemperatur der Platte von ca. 75°C. Mit 2 zusätzlich aufgestellten, massiven ALU-Streifen von jeweils 10 x 80 x 350 mm in 50mm Abstand direkt über der LED reduziert sich die Oberflächentemperatur auf ca. 63°C. Für 250W plane ich einen Kühlkörper mit 250mm Breite und 1000mm Länge und einer Höhe von ca. 40mm (zB. http://www.alutronic.de/produkte/sta...1/pr175?c=1329 ).

Aber ein Class-D Amp ist eine andere Nummer. Im o.g. Bild habe 4 x 100 Watt und das Ding (unter der Box montiert, nur hinten offen, also kein freier Lufstrom) wird gut handwarm.
In einem Gehäuse, so wie von Dir beschrieben werkeln bei mir 2 x 300 W ohne "Heat-Pipe" und es wird nicht wirklich warm.

GrüÜüsse
Wolfgang

[HIFIAkademie]

Hi Wolfgang,

"horizontal 200x... = 3,5 K/W und bei 140x... = 2,9 K/W"
"Das kann eigentlich nicht sein - oder?"
Ich glaube die Frage bezog sich nicht auf h oder v sondern darrauf, dass die kleinere Fläche angeblich einen kleineren Wärmewiderstand haben soll.
Das konsequent weitergedacht würde bedeuten, dass bei sehr kleinem Kühli der Wert gegen 0 K/W tendiert

[Gnom52]

Hallo Chris
Das ist mir schon klar, aber die Seite ist seit 2014 nicht mehr gepflegt und wenn Du statt 140 mm 160 eingibst ist es wieder plausibel.
Ich vermute, dass wir hier an einer Iterationsunstetigkeit hängen.


GrüÜüsse
Wolfgang

[HIFIAkademie]

Ich habe die Formeln aus den uc-Forum mal verarbeitet:
http://nacl.de/rtk/

Typischerweise wird der Rth ermittelt wenn die Kühlkörper völlig frei aufgehängt sind. Das ist bei einem Gehäuse aber nicht der Fall, die Hälfte der Oberfläche ist nach innen gerichtet ist.
=>
"Breite 120mm, Höhe 49mm und tiefe 240mm
Das Alu ist 2,5 mm "dick""

Die Tiefe habe ich übernommen => 24cm
Die Breite plus eine Höhe => 17cm
Die Dicke habe ich übernommen => 2.5
Für das Gehäuse mit
L = 24
B = 17
D = 2.5
kommt man auf ca 2,5K/W. Das erscheint mir glaubwürdig.

[Chris1]

Hallo,

vielen Dank für die guten Tipps und Hinweise.

Ich habe das Gehäuse mal gedanklich aufgefaltet und die Maße eingegeben.
Wärmewiderstand eines ALU-Bleches
Länge in cm: 250
Breite in cm: 340
Dicke in mm: 2,5


blank
Waagerecht: 2.2 K/W
Senkrecht: 2 K/W

schwarz eloxiert
Waagerecht: 1.9 K/W
Senkrecht: 1.8 K/W

Ich denke das diese Werte nicht erreicht werden, aber die 2,5 K/W sollten recht realistisch sein.

Damit könnten wohl dauerhaft 20Watt verheizt werden um die Erwärmung auf 50 Grad zu beschränken. 25 Grad Außentemperatur, 25 Grad Erwärmung = 50 Grad Gesamttemperatur. Da das Netzteil und die Endstufe jeweils einen Wirkungsgrad von 90% haben, entfallen auf jede Einheit 12,5 Grad Erwärmung.
Was bedeutet, das ich mir mit ca. 125Watt dauerhaft Musik um die Ohren blasen kann und das Gehäuse 50 Grad nicht überschreitet.

PASST !!!!

Der Praxistest folgt

[Chris1]

Achso 125Watt pro Kanal, da Monoblöcke

[HIFIAkademie]

"mit ca. 125Watt dauerhaft Musik um die Ohren blasen..."
=>
das wäre keine Musik, das wäre ein Dauerton. Musik hat starke Unterschiede im Pegel wobei nur die Spitzen viel Leistung benötigen. Im Durchschnitt sind es 8-15dB weniger.
Nun sind die internen Verlußte nicht zwangsweise linear zur Abgabeleistung, man sollte darum betrachten, wie sich der Verstärker bei unterschiedlichen Ausgangsleistungen verhält. Dazu findest du was unter
https://hifiakademie.de/?id=12.1.8.4

[Chris1]

Hallo HIFIAkademie,

das ist schon klar.

Die Ohrenschmerzen die man mit der Verlustleistung bzw. der erzeugten Lautstärke zufügen würde möchte wohl keiner haben (zumindest ich nicht)

Ich wollte nur zum Ausdruck bringen, das ich diese Leistung wohl nur sehr selten bis nie abrufen werde - und wenn dann nur in absoluten kurzen Spitzen.

Aber danke für den Link - er zeigt deutlich auf, das wenn ich mich mal selbst Quälen will,, es die Endstufen wohl "kalt" lassen wird.


Aber Spaß beiseite - Vielen Dank an Euch für Eure Erläuterungen.


Hat mir einiges weitergeholfen




Wie ich oben schon geschrieben habe, ich werde es nun mal in der Praxis testen und ein Feedback geben. Ich bin gespannt wie das Ergebnis abweicht oder sich deckt.