Тепловое сопротивление систем охлаждения

[SamoDelKin]

... Я тут Континенталя пригласил поучаствовать в обсуждении, может он чем поможет- человек не один стенд сделал.

Это хорошо, мнение грамотного человека нам не помешает.

[CONTINENTAL]

В первую очередь необходимо проверить точность задания мощности тепловыделения на имитаторе. Для этого нужно знать токовые параметры не блока питания, а именно самого тепловыделяющего транзистора, при чём после прогрева на определённой мощности. Это к тому, что вдруг здесь не только коллекторный ток работает, а и базовый тоже?
Судя по вашим данным, воздушные кулеры дают меньшую нелинейность. Это объясняется их большей теплоотдачей при повышенных температурах, так как градиент (рёбра - воздух) возрастает в большей степени.
Конструкция самого имитатора, полагаю, не может быть причиной этой проблемы. Кстати, какие контактные размеры у транзистора?
Ещё добавлю, -с нихромовым нагревателем таких трудностей нет. Единственная необходимость (сотни градусов увеличивают электрическое сопротивление провода) - коррекция тока-напряжения при нагреве. При двух приборах, амперметр и вольтметр на входных клеммах, это не проблема. Большое внимание было уделено теплоизоляции. Однако при мощности 200 Вт. утечка тепла даёт снижение температуры на 0,3 С, но это на уровне погрешности и к тому же легко учитывается.
Всё выше сказанное говорит о том, что по всей вероятности у вас имеет место систематическая ошибка.
О других вопросах тестирования, если вас интересует, поговорим в другой раз.
Кстати, у вас очень любопытный прижим - крепление кулеров! Похожий вариант сейчас и у моего М-250, только пружины сверху не применяются.

[SamoDelKin]

2CONTINENTAL
Приветствуем на нашем форуме.

В первую очередь необходимо проверить точность задания мощности тепловыделения на имитаторе. Для этого нужно знать токовые параметры не блока питания, а именно самого тепловыделяющего транзистора, при чём после прогрева на определённой мощности. Это к тому, что вдруг здесь не только коллекторный ток работает, а и базовый тоже?

Я думаю об этом Клим подробно напишет.

Ещё добавлю, -с нихромовым нагревателем таких трудностей нет.

..но есть другие проблемы, они Вам известны.

Всё выше сказанное говорит о том, что по всей вероятности у вас имеет место систематическая ошибка.

Пробуем разобраться, но все же это физика процесса, по моему мнению.

Кстати, у вас очень любопытный прижим - крепление кулеров! Похожий вариант сейчас и у моего М-250, только пружины сверху не применяются.

Это универсальный станочный прижим, конструктивно перенесенный на стенд.

[KLIM]

В первую очередь необходимо проверить точность задания мощности тепловыделения на имитаторе. Для этого нужно знать токовые параметры не блока питания, а именно самого тепловыделяющего транзистора, при чём после прогрева на определённой мощности. Это к тому, что вдруг здесь не только коллекторный ток работает, а и базовый тоже?

Еще раз приветствуем.
Высокая точность задания тока и напряжения - это основное отличие нагревателя стенда от подобных конструкций. В качестве силового элемента применен полевой транзистор большой мощности с размерами подложки 16х13 мм. Базовый ток исключен как таковой естественно, силовой элемент питается от высокоточного стабилизатора напряжения(это первый каскад), сам мосфет включен как силовой элемент в схеме стабилизатора тока, также высокоточного. Измерительное сопротивление, о котором писалось в описании стенда равно как и соединительные провода мосфета включены в цепь обратной связи стабилизатора тока, поэтому ситематические погрешности из-за ухудшения котакта в разьемах или влияния сопротивления соединительных проводов исключены, через регулирующий транзистор всегда течет заданный стабилизированный ток, не зависящий ни от напряжения на нем ни от ухода параметров полупроводника от нагрева и прочая. Напряжение же задается регулировкой в первом каскаде. Контроль напряжения производится непосредственным сьемом потенциалов со стока и истока мосфета. Как видите, погрешности замера мощности иключены в такой схеме на 100%. Это я гарантирую.

[Art Nova]

Есть такая формула (закон Ньютона Риффмана) Q=F*alfa*dT, где Q - количество теплоты, F - площадь, alfa - коэффициент теплопроводности (Дж/(м2*К)), dT - разница температур.

Что видим, повысить мощность мы можем только за счет повышения разницы температур.

Пробуем привести формулу к другому виду: dT/Q=1/(alfa*F). Получается dT/Q это тепловое сопротивление Rt => Rt=1/(alfa*F), из этого следует, что если взять теплопроводность меди при различной температуре, то тепловое сопротивление Rt может не значительно, но меняться. Теперь осталось найти график или таблицу зависимости теплопроводности меди от ее температуры. Потом проверить правильность утверждения.

[SamoDelKin]

Вот от 200 град. , что прислал мне Клим. Свою ссылку от 20 град найти не могу....

[KLIM]

SamoDelKin Это в кельвинах график . Есть таблица, но она здоровенная. Могу дать некоторые цифры:
200 К- 413 Вт/м*К
300 К- 401 Вт/м*К
400 К- 393 Вт/м*К

[SamoDelKin]

Есть такая формула (закон Ньютона Риффмана).....

Pакон Ньютона-РиХмана, двоечник.....

[Art Nova]

Я такие сложные слова на слух не воспринимаю.

[CONTINENTAL]

Есть такая формула (закон Ньютона Риффмана) Q=F*alfa*dT, где Q - количество теплоты, F - площадь, alfa - коэффициент теплопроводности (Дж/(м2*К)),

Точнее, так: (цитата)
<В приведённом уравнении (1.3) присутствует так называемый коэффициент теплоотдачи - <alfa> Определяя собой, интенсивность теплового обмена между омываемой средой и поверхностью твёрдого тела, коэффициент теплоотдачи является функцией целого ряда факторов, как-то: плотности среды, её теплоёмкости, теплопроводности, вязкости, скорости движения среды, формы и размеров твёрдого тела, характера его поверхности.
Дать точные, достаточно надёжные значения коэффициента теплоотдачи, соответствующие всему разнообразию возможных условий, не представляется возможным. Поэтому в каждом отдельном случае необходимо проводить специальное, экспериментальное определение <alfa>.
Вы по-прежнему ничего не нашли (кроме Французов) и считаете, что медь при изменении температуры на несколько градусов, изменяет всю картину тепловых тестов?
Что собственно означает формула Rt. = T C / W Вт.?
(цитата) <Тепловое сопротивление в 1C/Вт означает, что температура нагревателя возрастает на 1 градус при повышении мощности на 1 ватт. Естественно, чем меньше тепловое сопротивление, тем лучше.>
А у ВАС фактические значения совершенно не согласуются с данной формулой, и просчитать температуру в зависимости от мощности тепловыделения абсолютно не возможно!
Чему собственно радоваться, если:

У ребят снижается тепловое сопротивление с ростом мощности.

Или наоборот:

с ростом тепловыделения нагревателя увеличивается его термическое сопротивление, то есть разница температуры между ядром и водой.

Характеристика должна быть линейной, во всяком случае в столь ничтожном диапазоне.
Вопрос между прочим - Не совсем ясно, что за термопара типа <К> и к чему Вы её подключаете? Штатная ли это система: мне известны термопары, например, <XKL> <XKN>: обе Хромель-Копель. Отличаются кривизной характеристики.
Вы вообще делали поверку своего измерителя температуры, по <образцовке> или хотя бы по ртутному термометру?

[KLIM]

CONTINENTAL Повторю еще раз, я писал это уже. Измеритель температуры построен на термопаре типа "К", хромель-алюмель, подключенной к специализированной микросхеме AD 597, и затем k АЦП типа ICL7107. Передаточная характеристика преобразователя AD 597 подстраивается методом лазерной погонки сопротивлений в кристалле таким образом, чтобы компенсировать нелинейность данного типа термопары. Есть так-же возможность подстройки схемы под конкретную используемую термопару. Каждая из термопар подлключена к свому каскаду на AD 597 , каждая пара преобразователь- термопара откалиброваны по трем точкам, 0, 100*С и промежуточное значение.
Ну не может быть здесь погрешности. Уверен я в этом еще и потому, что при обкатке схемы стенда я брал напрокат измеритель температуры фирмы APPA, (не помню модель,но он даже с RS-232 портом был) термопара устанавливалась на основание кулера Aerocool DP 102 вплтную к силовому транзистору. Фотки постараюсь найти. Зависимость была точно такой-же, термосопротивление росло с увеличением мощности. Жаль цифр не сохранилось, я не знал что они пригодятся.
По поводу этого:

У ребят снижается тепловое сопротивление с ростом мощности

есть просьба, читайте внимательно посты дабы не выдергивать цитаты из контекста- так можно окончательно запутать неподготовленного читателя. Это было сказано к тому, что в одном тесте, с одного датчика(термодиод процессора) термическое сопротивление уменьшается а с другого (термопара) совершенно обратная картина. И никто на это не обратил внимание. Я даже не знаю, обрадовало это меня или нет.

Характеристика должна быть линейной, во всяком случае в столь ничтожном диапазоне.

Это где такое написано?

Циферки то вот они . Нашлись. Здесь, неподалеку.
Посчитаем?

Мощность нагревателя - 125 ватт ровно!
Температура во всех режимах стабилизировалась через буквально через 1-2 мин.,Итак:
1. Два вентилятора 80 мм 1800 об/мин- 81*С
2. Один вентилятор------------------------ 86*С
3. два вентилятора------------------------ 81*С
И так раз пять- повторяемость температур ноль в ноль
.......

Мощность нагревателя - 94 ватт ровно
1. Два вентилятора 80 мм 1800 об/мин- 61*С
2. Один вентилятор------------------------ 67*С
........
Вот так то . Пошел тестить на 65 ватт.
.......
Мощность 62,5 ватт.
2 вентилятора - 46*С
1 вентилятор----51*С

А вот это уже интереснее, не правда ли? Температуры очень даже похожи на реальный процессор.
И немного экстрима:
Мощность 156 ватт.
2 вентилятора--- 96*С
1 вентилятор----- сработала защита
Температура в помещении при тестировании +20*С

Что получается:
Мощность 62,5 ватт - 0,416 *С/ВТ
94 ватт - 0,436 *С/ВТ
125 ватт - 0,528 *С/ВТ
156 ватт - 0,487 *С/ВТ
Все сходится, только последнее значение выпадает- но это скорее всего просто начинал "тротлить" стенд, а я мог не заметить этого, у меня на тот момент не было сигнализации аварийного ограничения мощности, потому как после отключения второго вентилятора у меня вообще все вырубилось- сработала цепь отсечки подачи питающего напряжения
Фотку только такую нашел:
Там видно немного транзистор прижатый отверткой к кулеру и термопара.

[KLIM]

В конце кноцов заидите на Модлабс и посмотрите ихние графики в статье Там хоть один линейный есть? И опять- Никто даже не удосужился подумать, а чего это график нелинейный?
Знаете, как в анекдоте: Гаишник останавливает копейку, говорит водиле: Ты знак видел? -видел... Почему поехал? Так... так... а передо мной мерс то поехал. -А он знака не видел.