Temperaturunterschied vor und nach Radiator

Ich habe heute mal per Zufall meine Schläuche angefasst während ein Spiel lief. Dabei ist mir ein (subjektiv) ordentlicher Temperaturunterschied aufgefallen.
Habe deshalb mein Oberflächentemperaturmessgerät geholt um die genauen Unterschiede zu ermitteln.

2 Grad Delta bei einem Durchfluss von 150 L/h.
4 Grad Delta bei einem Durchfluss von 66 L/h.
6 Grad Delta bei einem Durchfluss von 40 L/h.

Bei mir ist zwar die Grafikkarte + CPU + Ram + Mainboard wassergekühlt, aber ich frage mich trotzdem wie es bei anderen User ausschauen wird, die Triple SLI nutzen? Schließlich hört man oft, dass auch 30 L/h ausreichen würden? Bei 30 L/h und Triple SLI schätze ich, dass man ca 16 Grad Delta hat?

Hat jemand von euch ein Triple SLI System? Habt ihr Erfahrungen in dem Bereich?

Ob der User jetzt ein Triple-SLI benutzt oder nicht ist völlig irrelevant, es geht um die Menge an Wärme, die ein Wasserkreislauf abführen muss und wie der Radiator und die Umgebung entsprechend dimensioniert ist.

Da kann man nicht einfach von dem einen auf das andere schließen - und linear sind hier die allermeisten Zusammenhänge auch nicht.

Beispiel: Ich kann mit meiner Hardware im Extremfall rund 600W Abwärme rausdrücken - die Temperatur mit der das Wasser aus dem Radi kommt ist aber egal ob 100 oder 600W abgeführt werden müssen immer nur ein, zwei Grad über der aktuellen Raumtemperatur einfach weil der MoRa so gesehen völlig überdimensioniert ist. Bei mir macht die Durchflussgeschwindigkeit ab 50 l/h aufwärts schlicht gar keinen Unterschied mehr.

Klar geht es um die Wärme. Ein Triple-SLI produziert ja zum größten Teil auch nur Wärme.

Mal angenommen der Radiator läuft am Limit, dann dürften es wohl geschätzte 16 Grad sein?


Edit: Vielleicht macht bei dir die Durchflussgeschwindigkeit keinen Unterschied mehr, wenn es um die Wassertemperatur nach dem Radiator geht, aber vorm Radiator macht es auf jeden Fall einen Unterschied.

Wo ist denn das "Limit"?

Es kommt wie gesagt auf die Umgebungsparameter an. Du kannst mit 60°C Wassertemperatur in einen kleinen Radiator reingehen und mit zwei Delta-Lüftern tornadoartig zig Kubikmeter eiskalte Luft pro Stunde in einem auf 15 Grad gekühlten Serverraum durchballern. Dann haste ein Delta von 40 Grad und mehr.

Für normale Radiatoren zu Hause bei üblichen Bedingungen sehe ich aber 10 Grad Delta schon als recht ordentlich an.


Wenn du übrigens die Abwärme deines Systems und den Durchfluss kennst kannste (etwa) errechnen wie viel Grad Temperaturunterschied das Wasser haben wird - entsprechend auch wie viel der radi wieder runterkühlen muss.

Das Delta zwischen Ein- und Ausgang des Radiators kannst du theoretisch anhand der eingespeisten Wärmeleistung für jeden Durchfluss ausrechnen. Zwar hat man die Wärmeleistung die ins Wasser geht nie exakt, aber anhand des Stromverbrauchs kann man sie recht genau abschätzen.

Umgekehrt kann man z.B aus deinen Ergebnissen auch die Wärmeleistung errechnen die bei dir über die Wakü umgesetzt wird: Sie liegt deinen Messungen nach und ganz ohne Beachtung der kleineren Einflussgrößen gerechnet irgendwo im Bereich von ca. 280W (bei 40l/h) bis 350W (bei 150l/h). Der doch recht große Unterschied deutet darauf hin, dass entweder deine Temperaurumessungen nicht ganz passen, oder dass in unterschiedlichen Lastzuständen gemessen wurde. Hinzu kommt noch die Temperaturbahängigkeit der Viskosität des Wassers und in geringem Maße auch die Temperaturbabhängigkeit der Wärmekapazität. Außerdem verändert sich die Verteilung auf Wasser und Abstrahlung ins Gehäuse noch etwas mit der Komponententemperatur. Im Normalfall ist der größte Unsichehreitsfaktor aber die Temperaturmessung. Gerade wenn nur Oberflächentemperaturen gemessen wurden ist das auch sehr wahrscheinlich.
Das ist Übrigens auch der Grund warum z. B. das Feature "Leitungsmessung" beim Aquaero, das genauso funktioniert, lediglich als Schätzhilfe dienen kann. Wenige Zehntelgrade wirken sich schon recht deutlich aus, aber so genau lässt sich mit normalem Equipment schwer bis gar nicht messen.

Klar sind die Temperaturwerte nur Richtwerte und somit ungenau. Mich interessiert es nur ungefähr welches Delta man bei einem etwas größeren System wie zum Beispiel Triple SLI hat?

Welche Wärme und welchen Durchfluss hättest du denn gerne?

Sagen wir 3x 250W Triple-SLI + 100W CPU und 50 l/h Durchfluss?

Da hätten wir 850 W Abwärme und (vereinfacht 1 Kilo ist ein Liter) 14 ml/s Durchfluss, cp von Wasser vereinfacht statisch angenommen mit 4,18 J/(g*K).

Rechnerisch erwärmt sich das Wasser bei ebenfalls vereinfacht angenommenem vollständig adiabaten System um 14,5 K.

Bei einem idealen Radiator wäre das auch dein Delta, da Radis nicht komplett af Umgebungstemperatur runterkühlen können (es sei denn sie sind unendlich groß...) kämst du hier auf grob 12 K Temperaturdelta raus.


Beantwortet das deine Frage?

Wie gesagt rechne es aus:

Einfach obige Formel den Wärmestrom in W einsetzen, den du für die fragliche Konfig ansetzt und den gewünschten Durchfluss in kg/s sowie die Wärmekapazität die man im üblichen Temperaturbereich mit ca. 4180 Ws/kgK ansetzen kann (wenn´s genauer sein soll mittlere Wassertemps abschätzen und in die Tabellen schauen).
Beim Durchfluss kannst du vereinfachend 1l = 1kg setzen und durch 3600 teilen, wenn du l/h-Werte hast.

Edit: too late - aber vllt. noch ganz gut als Ergänzung

Nur vergesst ihr, dass man in der Hauptschule nicht mit so komplizierten Formeln rechnet.

Hab ich richtig gerechnet, wenn ich bei 1000 Watt und 30L/h ein Delta von 28,71 rausbringe?

Glaub mir die Formal da ist bereits sehr stark vereinfacht, wir haben ja quasi schon alles vereinfacht was irgendwie ging. Die Grundformel die dfa verwendet wird (E = c*m*dT) ist eine stark vereinfachte Form des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik.

Deine Rechnung auf die 28,7 K ist richtig (wie gesagt durch die ganzen Vereinfachungen könnte man eher sagen "irgendwas zwischen 20 und 30", wenns genauer sein soll wirds eben sehr viel komplizierter)

Das Ding mit dem Radi ist, dass er in der Rechnung hier gar nicht vorkommt.

Was wir hier berechnen ist du lässt wasser über ne Herdplatte laufen, wenn du weißt wie schnell das Wasser läuft und wie viel Watt die Herdplatte hat kannste die Temperaturdifferenz des Wassers berechnen zwischen vor Herdplatte und nach Herdplatte. In nem PC ist die Herdplatte eben die verschiedenen Chips die gekühlt werden in Serienschaltung.

Der Radi muss nur eben die gleiche Temperaturdifferenz wieder runterkühlen (das ganze eben mit einem offset nach oben).

Na ja, jedenfalls lässt sich sagen, dass sich die Frage nach dem Mindestdurchfluss nicht so einfach pauschal mit 30L/h beantworten lässt. Darum ging es mir ja hauptsächlich.

Noch einfachere Formeln gibt´s leider selten . Man sollte sich imho aber unabhängig vom Bildungsstand grundsätzlich nicht von Formeln abschrecken lassen. Bin zwar grundsätzlich auch kein großer Fan von Formeln, obwohl ich mich zwangsläufig damit befassen muss, aber man kann damit gerade wenn es um solche einfachen Zusammenhänge wie hier geht eben sehr unmissverständlich ausdrücken, wie bestimmte Größen zusammenwirken. Bei schriftlichen Erklärungen bleiben meist Spielräume für Missverständnisse und wenn man es sehr ausführlich erklärt schalten viele Leser einfach ab. Da kann eine einfache Formel schon was für sich haben.

Was deine Rechnung angeht: Ja die passt .
Allerdings wird selbst ein Tripple-SLI System selten wirklich 1000W Wärmeleistung im Wakü-Kreislauf abliefern. Das ist zwar prinzipiell möglich, aber realistisch ist es zumindest im Anwendungsbetrieb (also mit Spielen o. Ä.) nicht. Die 850W die inkredible Alk angesetz hat entsprechen schon eher der Realität (zumindest mit einigermaßen aktuellen Karten).

Edit #1: Schon wieder zu spät - was ist denn heute los ...

Edit #2: Die Frage nach dem Mindestdurchfluss lässt sich eigentlich schon pauschal mit min. 30l/h beantworten, denn dabei geht es weniger um das DeltaT im Kreislauf, sondern vor allem um die Frage ab wann die üblichen Kühlstrukturen sicher im turbulenten Strömungsbereich arbeiten und damit vertretbare Wärmeübergangskoeffizienten erreicht werden.
Trotzdem gelten solche pauschalen Faustregeln vorzugsweise natürlich immer nur unter der Voraussetzungen eines "normalen" Systems. Dafür sind solche Angaben auch gedacht .

Natürlich ist es bei einem Kreislauf der extrem viel Wärme abzuführen hat u. U. sinnvoll ein Augenmerk darauf zu legen, dass der Durchfluss nicht am untersten Limit ist, aber die Temperaturdifferenz im Kreislauf ist deshalb trotzdem nicht der ausschlaggebende Punkt für die Kühlleistung eines Wakü-Systems, sondern die Effektivität der Kühler (die bereits ab 30l/h halbwegs sicher gegeben ist) und vor allem die Radiatorfläche und deren Belüftung. Letztere Punkte haben mit der Frage nach der Temperaturdifferenz im Wasser aber nicht das Geringste zu tun.

Vielleicht reicht die Rohleistung ja nicht und man fängt mit übertakten an - wer weiß?

Das OC war in der 850W Rechnung schon drin....

Ich meine schau mal in mein System rein, ich verbrauche unter Vollast wie gesagt 600W, beim Spielen sinds unter 500W, oft sogar unter 400W!
Selbst wenn ich ne 3. GTX980 einbauen würde käme ich niemals auf die oben veranschlagten 850W. Auch mit nem 5960X mit OC nicht, und erst recht nicht beim Spielen.

Bei der Auslegung solcher großen WaKüs gehts weniger darum, besonders viel Wärmeleistung wegschaffen zu können (jeder MoRa kann viel mehr Wärme abgeben als ein PC jemals erzeugen könnte, mit nem Mora und schnelleren Lüftern kannste wenns sein muss 5.000-10.000 W wegballern oder in der Praxis noch mehr - der Radiator des Polos meiner Freundin ist auch nicht größer als mein MoRa und die Karre hat 40.000W...), hier gehts einfach drum das möglichst leise zu tun - so lange ich hier rumidle wie jetzt muss ich den radi nicht mal anmachen, das geht auch locker passiv. Und unter Vollast laufen da eben ein paar Lüfterchen mit 600 upm was immer noch so gut wie unhörbar ist. Ob die Chips am Ende 3 Grad mehr oder weniger haben ist völlig egal.

Auch bei einem normalen System mit 300 Watt sind 8 Grad Delta nicht zu verachten wenn man sich z.B. ein Limit bei den maximalen Temperaturen setzt.


Ich weiß nicht wie du unter Vollast nur 600 Watt verbrauchen kannst. Mein Netzteil hat vorhin 480 Watt aus der Leitung gezogen. Ein Auto ist übrigens ein schlechte Vergleich. Schließlich wird da das Kühlwasser über 100 Grad heiß.

Aber die Kühler arbeiten dann bereits verhältnismäßig anständig und somit ist vernünftige Wärmeabfuhr gewährleistet. Darum geht es bei der Faustregel von min. 30l/h im Wesentlichen. Wenn die Kühler in den laminaren Strömungszustand kommen, was bei mehr oder weniger deutlich geringeren Durchflüssen als 30l/h nicht auszuschließen ist, schießen die Komponententemperturen durch die Decke, egal wie gut die Radiatoren im Stande wären die Wärme abzuführen - das gilt es zu vermeiden. In dem Fall kommt die Wärme so gut wie nicht mehr vom Chip weg, was die Temps in Lukü-Gefilde oder noch höher klettern lässt. Deshalb ist ein gewisser Mindestdurchfluss einfach sinnvoll, und man muss wissen ab wann man davon ausgehen kann, damit das gegeben ist. Die 30 l/h sind ja auch nur ein unteres Limit, mit dem man das sicherstellen kann. Wenn es um Chip-Temperaturen geht, ist man mit der ebenfalls bekannten 60l/h-Marke ganz gut bedient. Was darüber hinaus geht bringt in punkto Wärmeübergang nicht mehr viel und man holt sich unter bestimmten Voraussetzungen sogar noch negative Effekte rein, wenn man auf Teufel komm heraus versucht extreme Durchflüsse zu erzielen. Natürlich kann man es mitnehmen, wenn die Pumpe ohne mehr Lärm mehr Durchfluss als 60l/h hergibt. Das ist in der Regel nicht von Schaden, aber man sollte sich davon auch nichts Nennenswertes versprechen. Durchfluss und Wärmeübergangskoeffizient haben eine stark nichtlineare Abhängigkeit voneinander, so dass sehr hohe Durchflüsse sich eben allenfalls auf das DeltaT im Kreislauf auswirken, was aber nicht kühlleistungsbestimmend ist.

Das DeltaT im Wasser ist deshalb nicht der große wichtige Punkt (obwohl es bei Multi-GPU-Setups zweifellos eine gewisse Rolle spielt). Das DeltaT Wasser-Luft hat viel größere Bedeutung, was die Temps angeht und darüber definiert sich auch die Leistung eines Waküsystems und wie leise man es betrieben kann.

Sniperxxxcool schrieb:

Ich weiß nicht wie du unter Vollast nur 600 Watt verbrauchen kannst. Mein Netzteil hat vorhin 480 Watt aus der Leitung gezogen.

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Der Hauptgrund ist: Eine übertaktete GTX580 verbraucht genauso viel Strom wie zwei GTX980... die GTX580 ist die (Single-GPU) Grafikkarte mit dem größten Stromverbrauch die NVidia je gebaut hat.
Ich verbrauche mit meinem System beim Spielen nicht mehr Strom als du.

Sniperxxxcool schrieb:

Ein Auto ist übrigens ein schlechte Vergleich. Schließlich wird da das Kühlwasser über 100 Grad heiß.

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So lange du nicht heizt wie ein besessener: 90°C - aber hier führst du bei gleicher Radifläche wie ein Mora und einem Temperaturdelta von vielleicht 70°C zig Kilowatt ab. Wenn dein Wasser im PC nur 40°C warm wird und du 20°C Delta hast ists natürlich viel weniger aber immer noch viel mehr als eigentlich nötig.

VJoe2max schrieb:

Das DeltaT im Wasser ist deshalb nicht der große wichtige Punkt (obwohl es bei Multi-GPU-Setups zweifellos eine gewisse Rolle spielt). Das DeltaT Wasser-Luft hat viel größere Bedeutung, was die Temps angeht und darüber definiert sich auch die Leistung eines Waküsystems und wie leise man es betrieben kann.

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Genau das ist der Punkt.

Eine Anmerkung muss ich aber noch loswerden: Bei in WaKü-Kreisläufen üblichen Durchflussgeschwindigleiten ist die Strömungscharakteristik immer laminar. Ein so hohen Reynolds wirst du nicht erreichen dass hier was turbulent ist. Deswegen gibts ja die beiden Kühlkonzepte 1.) verdammt feine Lamellen in Kühlern um die Oberfläche zu maximieren bei laminarer Ströming und 2.) enge Durchlaufstellen um an den relevanten Punkten im System düseneffektartig lokal turbulente Strömung zu erzeugen - letzterer funktioniert natürlich nur wenn die Pumpe entsprechend Gas gibt.

Incredible Alk schrieb:

Eine Anmerkung muss ich aber noch loswerden: Bei in WaKü-Kreisläufen üblichen Durchflussgeschwindigleiten ist die Strömungscharakteristik immer laminar. Ein so hohen Reynolds wirst du nicht erreichen dass hier was turbulent ist. Deswegen gibts ja die beiden Kühlkonzepte 1.) verdammt feine Lamellen in Kühlern um die Oberfläche zu maximieren bei laminarer Ströming und 2.) enge Durchlaufstellen um an den relevanten Punkten im System düseneffektartig lokal turbulente Strömung zu erzeugen - letzterer funktioniert natürlich nur wenn die Pumpe entsprechend Gas gibt.

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Nein das ist nicht korrekt. Rechne es mal nach . In den Schläuchen usw. hast du zwar in der Tat meistens den laminaren Strömungsfall (wobei laminare Strömung dort ja auch nützlich ist, im Sinne des geringeren Strömungswiderstands), aber in den Kühlern schaut´s gänzlich anders aus. Dort bist du selbst mit relativ groben Strukturen bei 30l/h sicher überkritisch und entsprechend profitieren die Wärmeübergänge maßgeblich. Viele vergessen bei der Berechnung der Re-Zahl, dass die charakteristische Länge in der Struktur nicht aus dem Gesamtquerschnitt berechnet werden darf. Zwar teilt sich der Gesamtstrom auf alle Speedchannels, oder Kanäle zwischen den Pins auf, aber für jeden Strömungsweg ist die charakteristische Länge anders als im Gesamtquerschnitt.

Ohne turbulenten Strömungsfall in der Kühlstruktur geht dir wie gesagt auch der Wärmeübergang extrem in den Keller. Das lässt sich btw auch sehr gut im Experiment zeigen, wenn man absichtlich laminar anströmt (ist nur schwer eine Pumpe so weit zu drosseln - da muss man in der Regel mit Strömungsbremsen wie Kugelhähnen arbeiten).
Die Düsen haben im Übrigen in den meisten Kühlern nicht den ausschlaggebenden Beschleunigungseffekt, geschweige denn bestimmen sie den Turbulenzgrad. Die Düsen wirken mehr als Verteiler, um über in richtigen Bereich eine gleichmäßige Druckverteilung beim Eintritt in die Struktur zu erreichen. Der Turbulenzgrad stellt sich im Wesentlichen durch die charakteristischen Längen der Struktur selbst ein. Kannst mir da vertrauen - hab schon einige Kühler gebaut, getestet und den Krempel auch schon mehrfach durchgerechnet. Selbst wenn man sehr konservativ mit der kritischen Reynoldszahl für Rohrquerschnitte ansetzt, kommt man eigentlich bei den meisten heute üblichen Strukturen schon bei ca. 10 l/h langsam in den überkritischen Bereich, aber mit 30l/h kann man sicher sein, dass in der ganzen aktiven Kühlstruktur überwiegend turbulente Strömung herrscht. Lässt sich übrigens auch in Strömungssimulationen zeigen. Schau dir dazu z. B. mal die Simulationen von Marc (LE) an.

Die dynamische Viskosität von Wasser, 20°C ist etwa 10^-6 m^2/s.
Der Schlauchdurchmesser bei angenommenem 10/13er Schlauch 10 mm, die durchflossene Querschnittsfläche entsprechend Pi*10^2 /4 = 78,5 mm^2.
Die 50 l/h, also etwa 14 ml/s = 14 mm^3/s wenn ich für die Dichte mal vereinfacht 1 annehme, müssen also mit etwa 0,18 m/s fließen.

Mit den Werten komme ich auf eine Re-Zahl von 0,18*0,01/10^-6 = 1800, da biste noch sicher im laminaren Bereich. Daneben übrigens sei erwähnt, dass in solchen glatten PVC-Schläuchen auch noch Re-Zahlen die weit über der kritischen Literaturzahl von 2040 liegen noch laminare Strömungen ausprägen (Versuche haben gezeigt das das bis über Re=10.000 möglich ist!)

Dass man in den Feinstrukturkühlern aufgrund der viel engren Verhältnisse und nach Konti entsprechend viel höheren Fließgeschwindigkeiten meist turbulent wird ist klar, hier ists ja auch gewollt. Aber auch hier gibts Modelle bei denen es laminar bleiben kann, etwa bei GPU-Fullcoverkühlern die sehr große durchflossene Querschnitte haben und auch die Lamellen über der GPU nicht wirklich eng sind.

Entsprechende Simulationen dazu habe ich zugegeben noch nicht gesehen oder gemacht, interessant wäre es aber allemal bei Kühglertypen wo es nicht sowieso von vorneherein klar ist.

Was die Schläuche angeht hab ich ja bereits gesagt, dass wir da im laminaren Bereich liegen - keine Frage. Darum geht´s aber bei der 30l/h-Regel nicht. Es geht um die Kühler, genauer gesagt um die Kühlstrukturen über den Chips. Ich glaube das Problem liegt darin, dass du einerseits die kritische Reynoldszahl als scharfe Grenze zwischen laminarer und turbulenter Strömung begreifst und dich andererseits darüber wunderst, warum bei höheren Re-Zahlen immer noch laminare Strömungsanteile feststellbar sind.

Um das aufzuklären, muss man den eigentlichen Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung betrachten:
Auf was es in der Kühlstruktur ankommt, ist die Tatsache, dass die laminare Grenzschicht möglichst großflächig aufgelöst wird, damit die direkte Wärmeübertragung von der Wandung ans Wasser über möglichst große Flächen erfolgen kann. Bereits bei unterkritischen laminaren Strömungen wird die Grenzsicht deutlich dünner, aber sie ist noch vollflächig erhalten (außer an Abrisskanten etc.), was die Wärmeübertragung aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Wassers massiv behindert. Die Wärmeübertragung erfolgt innerhalb der laminaren Grenzsicht rein über Wärmeleitung. Kommt die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb einer Struktur in den Bereich überkritischer Re-Zahlen ändert sich das. Mit dem lokalen Erreichen der kritischen Re-Zahl wird es für Wassermoleküle mit einem Vektor quer zur Flussrichtung der Kernströmung erstmals möglich die Grenzsicht bis zum Festkörper zu überwinden. Das geschieht zunächst lokal bei erreichen der kritischen Re-Zahl (aber zuvor eben gar nicht) und bereits mit nur geringfügig höherer Strömungsgeschwindigkeit passiert es auf einem großen Anteil der angeströmten Fläche. Dadurch steigt der Strömungswiderstand etwas aber der Wärmeübergang profitiert enorm. Sobald ein Großteil der Übertragungsflächen turbulent angeströmt ist (das bedeutet nicht verwirbelt o. ä., sondern einfach schnell genug, um die Grenzsicht bis zur Oberfläche aufzulösen) wird der Wärmeübergangskoeffizient innerhalb eines kleinen Deltas der Re-Zahl extrem verbessert. Die Überwindung der Grenzschicht durch Moleküle aus der Kernströmung ist im Übrigen auch eine Methode um die kritische Re-Zahl zu ermitteln. Erst wenn es für ein Teilchen der Kernströmung mit einem Geschwindigkeitsvektor quer zur dieser möglich ist die Grenzschicht komplett zu überwinden ist die kritische Re-Zahl erreicht. Bei überkritischen Re-Zahlen können dann sehr schnell auch viele Wassermoleküle aus der Kernströmung bis zur Wandung gelangen und dort direkt Energie aus der Gitterschwingung des Festkörpers aufnehmen. Im streng laminaren Fall ist das nicht möglich, und der gesamte Wärmetransport erfolgt durch die Grenzschicht mit ihrem schlechten Lambda, was den Wärmeübergangskoeffizienten extrem verschlechtert.
Der laminar-turbulent-Übergang ist aber deshalb kein abrupter Übergang, sondern nur einer, dessen Auswirkungen sich sehr abrupt ändern - nämlich u. a. im Sinne des Wärmeübergangskoeffizienten.

In PC-Wasserkühlern ist und war auch schon vor vielen Jahren, als die Kanäle der Kühlstrukturen noch etwas breiter waren, innerhalb der Speedchannels oder innerhalb der Pinfelder bei 30l/h stets turbulente Strömung mit Re-Zahlen weit bis sehr weit oberhalb von 2500 vorherrschend. Dass man auch bei noch höheren Re-Zahlen noch laminare Strömungsanteile feststellen kann ist zwar unbestreitbar, allerdings mit steigender Strömungsgeschwindigkeit in zunehmend geringer werdendem Umfang. Daher gilt es die kritische Re-Zahl, die streng genommen in jedem Punkt der Struktur, außer gleichförmigen Kanälen, lokal zu betrachten wäre, sicher zu überschreiten und so den direkten Wärmetransport zu ermöglichen. In üblichen Kühlstrukturen ist die kritische Re-Zahl je nach Feinheit und Geometrie der Kühlstruktur meistens bereits ab ca. 10-15l/h erstmals erreicht und der Wärmeübergang verbessert sich gegenüber noch niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten bei denen streng laminare Strömung vorherrscht plötzlich deutlich (auch da gibt es an Abrisskanten durch Verwirbelung schon sehr kleine Bereich mit direkter Wärmeübertragung aber das ist vernachlässigbar). Bei 30l/h kann man in heute üblichen Kühlstrukturen, aber auch in Strukturen wie sie vor fünf Jahren oder noch früher üblich waren, bereits von massiv überwiegend turbulenter Anströmung der aktiven Flächen ausgehen, was sich auch im Wärmeübertragung mehr als deutlich zeigt. Dass dabei immer noch Strömungsanteile laminar sind (das bedeutet letztlich, dass eben nicht jedes Wassermolekül die Wandung erreicht) ist richtig - aber nicht mehr fürchterlich relevant . Grundsätzlich ist das theoretisch wie gesagt auch bis zu deutlich überkritischen Re-Zahlen möglich, aber es spielt mit zunehmendem Turbulenzgrad eine immer geringer werdende Rolle. Das ist auch der Grund warum das DeltaT zwischen Chip und Wasser mit zunehmendem Durchfluss immer weniger abnimmt. Bereits ab ca. 60l/h ist der Wärmeübergang in üblichen Kühlstrukturen so gut, dass die Weitere Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit nur noch verhältnismäßig geringe Auswirkungen hat. Alles was darüber hinaus geht, verbessert zwar grundsätzlich noch den Wärmeübergang, aber eben nur noch in sehr geringem Ausmaß. Oft steht der Aufwand den man für den geringen Effekt betrieben muss in einem sinnvollen Verhältnis dazu.

Allgemein muss man einfach sagen, dass der laminar-tubulent-Übergang eben keine scharfe Grenze ist. Er wirkt sich nur wie eine recht scharfe Grenze aus.

Was die nicht strukturierten Teile ein full-cover-Kühler angeht gebe ich dir natürlich recht, dort herrscht in der Regel keine turbulente Strömung, und u. U. sogar geringere Re-Zahlen als im Schlauch. Entsprechend schlecht ist der Wärmeübergang im Vergleich zur Kühlstruktur über dem Chip. Allerdings ist hier halt auch kein perfekter Wärmeübergang nötigt da die Wärmestromdichten der zu kühlenden Spannungswandler und RAM-Bausteine viel geringer sind. Die Wärme verteilt sich hier stärker in Lateralrichtung und wird vergleichsweise langsam und ineffektiv durch die laminare Grenzsicht übertragen. Das ist aber kein Drama. Beim Chip mit seiner Wärmestromdichte die in vielen Fällen der Wärmestromdichte an der Nasenkante beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre gleichen kann, sieht das ein bisschen anders aus...