Il primo passo nella scelta del prodotto giusto per l'applicazione del sistema di raffreddamento è determinare il carico termico o la quantità di calore generata dal sistema. This article explains how to establish heat load for any liquid cooling application. The same process can be adapted for air cooling systems as well.
Rough Estimate for Heat Load
Un metodo rapido per ottenere una stima approssimativa del carico termico è assumere che tutta l'energia elettrica in ingresso a un processo venga convertita in calore. Secondo il 1° principio della termodinamica, l'energia in uscita da un sistema non può mai essere maggiore di quella in entrata. Una stima prudente è assumere che il carico termico coincida con la quantità di energia elettrica utilizzata quando questa sia l'unica energia in ingresso al sistema.Formula del calore specifico
To determine heat load more accurately, use the heat transfer equation: Q = m x Cp x ΔT where:- Q = heat load (W [BTU/hr])
- m = mass flow rate (kg/s [lb/hr])
- Cp = specific heat (J/g-K [BTU/lb °F])
- ΔT = change in temperature (°C [°F])
Realizzazione dei test per il calcolo del carico termico
To determine Q using the above heat transfer equation, you will need to obtain the values m and ΔT experimentally. To measure these the temperature differential and mass flow rate values you will need the following equipment: Two (2x) Type "T" Thermocouples - Recommended accuracy: ± 0,2°F A Turbine Flow Meter - Recommended accuracy: ± 1% of Reading The thermocouples and flow meter can be used to measure fluid temperature change and flow rate of the cooling fluid when your system is at peak load operation (see Figure 1). Utilizzando il calore specifico del fluido (si possono consultare le caratteristiche dei fluidi più utilizzati nella Guida di riferimento termica della nostra Biblioteca tecnica) e la formula sopra, si può calcolare il carico termico.
What Are Thermocouples?
Thermocouples are a sensor built from two dissimilar metals that generate an electrical charge based on the temperature at the joint between those two materials. Thermocouples are a crucial element in thermal testing.
Accurate measurements rely on placing the thermocouple junction as close to the point under test. If a material is in the way, thermal resistance and thickness can also help determine the temperature at a specific point but decrease the overall accuracy of your measurement.
Thermocouples Measurement Accuracy
La precisione delle termocoppie e del misuratore di portata è particolarmente importante, in quanto una piccola diminuzione della precisione può dar luogo a una percentuale di errore elevata. For example: if the temperature rise is 10 °C and the thermocouples are accurate to ± 0,5 °C, the temperature rise measurement could be off by as much as 1 °C, or 10%. This means that the overall heat load calculation cannot be more accurate than that ±10%. If the temperature rise is less than 10 °C, the ± 0,5 °C becomes an even higher error percentage. Con la temperatura espressa in °F o °C, l'errore percentuale può essere calcolato moltiplicando per due la tolleranza della termocoppia, dividendo il risultato per la temperatura e infine moltiplicando per cento il valore ottenuto.Calibrazione termocoppia
We recommend calibrating the two thermocouples prior to recording measurements. If this isn't possible, the accuracy of one thermocouple can be compared to the other. To do this, run a fluid stream through the thermocouples with no heat load. Se le temperature sono uguali, si può utilizzare il valore dell'incremento di temperatura sotto carico massimo. Otherwise, account for the temperature difference of the two thermocouples under no heat load when conducting measurements at peak load operation. For thermocouples measuring different temperatures, subtract the temperature difference with no heat load from the temperature difference with heat load applied. For example: if the two thermocouples read 20 and 20,5°C when under no heat load, and 25 and 30,5°C with heat load applied, the change in temperature should be calculated to be (30,5 - 25) - (20,5 - 20), or 5°C.How to Measure Liquid Flow Rate Without a Flow Meter
If a flow meter is not available, measure the constant flow rate of the system with a graduated container and a timer. Collect the fluid in the graduated container over a measured period. Divide the amount of fluid by the amount of time that has elapsed. Se si misura la portata con questo metodo, è essenziale che la essa sia costante. Per convertire la portata volumetrica in portata massica si utilizza la densità del fluido.
These methods of determining heat load are generic to any liquid cooling application and can be used when sizing a CDU, recirculating chiller, cold plate, or heat exchanger.
Now I Know my Heat Load, What Next?
Once you’ve calculated the heat load of your system, you can start determining the amount of cooling you require. This piece of information combined with the amount of volume allowable for a cooling system will help thermal engineers select or develop a liquid cooling system that will meet your project needs.
Ti serve aiuto per determinare lo stato del tuo sistema? Contatta il nostro team di ingegneri o scopri di più sui nostri Servizi di collaudo.
