Wenn du außer den Schnellverschlüssen und dem Filter nichts geändert hast, musst du eins der beiden wieder ausbauen und dann nochmal schauen. Die 2m Schlauch kann man vmtl. eher ignorieren.
Ich habe dann noch gefragt, wie sich das begründet. Leider geht beim Kopieren die Formatierung der Formeln verloren.
Ein gemeinsames (größeres als standardmäßig vorhandenes) Plenum wird die besten Ergebnisse erzielen, die Abtrennung der Lüfter bis auf die Lamellen herunter ist die schlechteste Variante.
Was halt bei Messungen, wo im Kreislauf keine Kühler und Radiatoren sind, ungünstig ist, dass dann die größten Bremsen fehlen, der Schnellverschluss also überproportional ins Gewicht fällt. Der Gesamtwiderstand addiert sich ja und ein Schnellverschluss ist im Vergleich zu Radiatoren oder Kühlern ein vergleichsweise kleiner Widerstand. Also entweder müsste man wirklich nur den Schnellverschluss messen oder im gleichen Loop verschiedene Schnellverschlüsse um praxisnahe Werte (für diesen Loop) zu bekommen. Von daher sind auch meine Angaben oben auch mit Vorsicht zu genießen, da dort die Kühler gefehlt haben.
Laufen die denn mit Maximaldrehzahl (3000 U/min)? In der Praxis wird es deutlich weniger sein. Der Anlaufstrom könnte natürlich höher sein.
Ich habe mal ChatGPT befragt, das meint, das man eher mehr Verwirbelungen hat, wenn man die Lüfter voneinander abtrennt:
4. Wo entstehen Verwirbelungen — Plenum vs. luftdichte Abschottung?
Mechanismen der Verwirbelungsbildung
- An einer Stelle, wo zwei Ströme mit unterschiedlicher Geschwindigkeit/Phase/Drall zusammenkommen, entsteht eine Scherzone → starke Turbulenz / Wirbel (Kelvin-Helmholtz-Instabilität).
- Hinter einer Lüfternabe gibt es ein „Dead-spot“ (niedrige axiale Geschwindigkeit und hohe lokale Drall) — das sind Keimzellen für Wirbel.
- Wenn benachbarte Lüfterstrahlen direkt nebeneinander austreten ohne Möglichkeit zur Glättung, interagieren ihre Tip-Vortices und Randströmungen direkt → höhere lokale Turbulenz.
Luftdichte Abschottung (vollständige Trennung jeder Lüfterzone)
- Trennt die Ströme komplett in eigene Kanäle.
- Vorteile: verhindert direkte cross-flow zwischen Lüftern (nützlich, wenn Lüfter sehr unterschiedlich geregelt sind).
- Nachteile (bei Radiatoranströmung):
- Erzeugt starre Wandungen → starke Richtungsänderungen an den Übergängen zum Lamellenpaket → Ablösung und lokale Wirbel (an Ecken/Kanten).
- Verhindert Druckausgleich zwischen Segmenten → Unterschiedliche Druckfelder, in einem Segment evtl. Überströmung/Unterströmung → ungleichmäßige Durchströmung der Lamellen.
- In engen Kanälen steigt der Re und die Verluste (sehr empfindlich auf Spaltgeometrie).
- Ergebnis: lokal starke Wirbel an den Übergängen und schlechtere Homogenität → insgesamt oft schlechtere Kühlwirkung.
Gemeinsames Plenum (z. B. 10 mm Abstand Lüfter → Radiator)
- Ein flacher Zwischenraum vor dem Radiator erlaubt, dass die Strahlprofile der einzelnen Lüfter mischen und sich mechanisch „beruhigen“ bevor die Luft in die Lamellen gedrückt wird.
- Physikalisch: die Scherung zwischen benachbarten Strömungen verteilt sich über einen größeren Bereich und die schnellen Strömungskomponenten werden durch Diffusion/Viscosität und größere Querschnittfläche abgeschwächt.
- Niedrigere lokale Geschwindigkeitsgradienten ⇒ verringerte Turbulenzintensität an den Lamellenoberflächen, homogenere Anströmung, geringere lokal hohe Druckverluste.
- Ergebnis: weniger starke, punktuelle Verwirbelungen, gleichmäßigere Wärmeabfuhr, geringere akustische Tonalitäten.
Ich habe dann noch gefragt, wie sich das begründet. Leider geht beim Kopieren die Formatierung der Formeln verloren.
Sehr gut — danke für die Präzisierung. Ich erkläre erst kurz das Modell, dann zeige ich ein konkretes, einfaches Rechenbeispiel (keine Messdaten, sondern ein physikalisch plausibles Modell mit klaren Annahmen) und schließe mit der Interpretation: welche Kennlinien sich verändern und warum das zu weniger bzw. mehr Verwirbelung führt.
Wir nutzen zwei Grundbausteine:
a) Lüfterkennlinie (vereinfachte Form)
Für einen einzelnen Lüfter nehme ich eine typische Parabelform:
pfan(Q)=p0(1−(QQmax)2)p_{\text{fan}}(Q)=p_0\Big(1-\Big(\frac{Q}{Q_\text{max}}\Big)^2\Big)pfan(Q)=p0(1−(QmaxQ)2)
Das ist eine oft verwendete Näherung: bei Q=0Q=0Q=0 liefert der Lüfter den „blockierten“ Druck p0p_0p0, bei Q=QmaxQ=Q_\text{max}Q=Qmax fällt der Druck auf 0.
Für NNN identische Lüfter nebeneinander (parallel) gilt bei gegebener statischer Druckhöhe ppp:
Qtotal(p)=N⋅Qeinz(p)Q_{\text{total}}(p)=N\cdot Q_{\text{einz}}(p)Qtotal(p)=N⋅Qeinz(p)
und umgekehrt pfans(Qtotal)=pfan(Qtotal/N)p_{\text{fans}}(Q_{\text{total}})=p_{\text{fan}}(Q_{\text{total}}/N)pfans(Qtotal)=pfan(Qtotal/N).
b) Systemkennlinie (Druckverlust durch Radiator + Kanal)
Für turbulent geprägte lamellenartige Wärmetauscher ist die vereinfachte Form
Δp≈ζ 12ρ v2mit v=QA\Delta p \approx \zeta\;\tfrac{1}{2}\rho\;v^2\qquad\text{mit }v=\frac{Q}{A}Δp≈ζ21ρv2mit v=AQ
üblich. ζ\zetaζ ist ein effektiver Widerstandsbeiwert, der alle Verluste (Lamellenwiderstand, Eintritts-/Austrittsverluste, Ecken, Spalte, Ablösungen) zusammenfasst. Wichtig: Δp∝(Q/A)2\Delta p\propto (Q/A)^2Δp∝(Q/A)2.
Kurz: Plenum → größere „beruhigte“ Volumenströme, kleinere lokale Gradienten → geringere Turbulenzintensität; Abschottung → schärfere Übergänge, höhere lokale Verluste und stärkere Wirbel.
Annahmen (Beispiel):
Mit diesen Annahmen findet man für den Betriebspunkt (Luftstrom QQQ bei dem Lüfter- und Systemdruck gleich sind):
Interpretation der Zahlen:
(Die konkreten Zahlen hängen stark von den Annahmen ab — Wahl von p0,Qmaxp_0,Q_\text{max}p0,Qmax und ζ\zetaζ — zeigen aber deutlich die Richtung des Effekts.)
Mathematisch hängt die Turbulenzproduktion z. B. in einem RANS-Ansatz von Termen wie νt(∂ui/∂xj)2\nu_t (\partial u_i/\partial x_j)^2νt(∂ui/∂xj)2 ab — große Gradienten → viel Erzeugung. Plenum senkt die Gradienten → senkt Produktion.
Graphisch: Fan-Kurve (nach unten offen Parabel) und zwei Systemkurven (Plenum flacher, Abschottung steiler); Schnittpunkte verschoben wie oben numerisch gezeigt.
1) Modell / Grundgleichungen (kurz & präzise)
Wir nutzen zwei Grundbausteine:
a) Lüfterkennlinie (vereinfachte Form)
Für einen einzelnen Lüfter nehme ich eine typische Parabelform:
pfan(Q)=p0(1−(QQmax)2)p_{\text{fan}}(Q)=p_0\Big(1-\Big(\frac{Q}{Q_\text{max}}\Big)^2\Big)pfan(Q)=p0(1−(QmaxQ)2)
Das ist eine oft verwendete Näherung: bei Q=0Q=0Q=0 liefert der Lüfter den „blockierten“ Druck p0p_0p0, bei Q=QmaxQ=Q_\text{max}Q=Qmax fällt der Druck auf 0.
Für NNN identische Lüfter nebeneinander (parallel) gilt bei gegebener statischer Druckhöhe ppp:
Qtotal(p)=N⋅Qeinz(p)Q_{\text{total}}(p)=N\cdot Q_{\text{einz}}(p)Qtotal(p)=N⋅Qeinz(p)
und umgekehrt pfans(Qtotal)=pfan(Qtotal/N)p_{\text{fans}}(Q_{\text{total}})=p_{\text{fan}}(Q_{\text{total}}/N)pfans(Qtotal)=pfan(Qtotal/N).
b) Systemkennlinie (Druckverlust durch Radiator + Kanal)
Für turbulent geprägte lamellenartige Wärmetauscher ist die vereinfachte Form
Δp≈ζ 12ρ v2mit v=QA\Delta p \approx \zeta\;\tfrac{1}{2}\rho\;v^2\qquad\text{mit }v=\frac{Q}{A}Δp≈ζ21ρv2mit v=AQ
üblich. ζ\zetaζ ist ein effektiver Widerstandsbeiwert, der alle Verluste (Lamellenwiderstand, Eintritts-/Austrittsverluste, Ecken, Spalte, Ablösungen) zusammenfasst. Wichtig: Δp∝(Q/A)2\Delta p\propto (Q/A)^2Δp∝(Q/A)2.
2) Was sich bei „Plenum“ vs. „vollständiger Abschottung“ physikalisch ändert
- Effektive Einlauffläche AAA: Im Plenum kann sich die Strömung verteilen → die wirksame Querschnittsfläche, über die Luft in den Lamellen eintritt, ist „glatter“ nutzbar. Bei Abschottung existieren zwar nominell dieselben Flächen, aber lokale Störungen (Ecken, Übergänge) reduzieren die effektiv nutzbare Fläche und erzeugen lokale Engstellen/Separationsgebiete.
- Widerstandsbeiwerte ζ\zetaζ: Plenum → kleineres ζ\zetaζ. Abschottung → größeres ζ\zetaζ wegen zusätzlicher Eintritts-/Austrittsverluste, scharfen Kanten, Ablösungen in engen Kanälen.
- Schergradienten / Geschwindigkeitsprofile: Im Plenum mischen sich die Strahlen der Lüfter, hohe lokale Geschwindigkeitsgradienten werden über ein größeres Volumen verteilt → geringere lokale Scher → weniger Turbulenzerzeugung. In abgeschotteten Kanälen treten scharfe Geschwindigkeitswechsel an den Kanalrändern auf → hohe Scher → mehr lokale Turbulenz / Wirbel.
Kurz: Plenum → größere „beruhigte“ Volumenströme, kleinere lokale Gradienten → geringere Turbulenzintensität; Abschottung → schärfere Übergänge, höhere lokale Verluste und stärkere Wirbel.
3) Numerisches Beispiel (vereinfachte Zahlen, um die Kennlinienverschiebung zu zeigen)
Annahmen (Beispiel):
- Luftdichte ρ=1.2 kg/m3\rho=1{.}2\ \mathrm{kg/m^3}ρ=1.2 kg/m3.
- Ein Lüfter (Beispielkennlinie): p0=100 Pap_0=100\ \mathrm{Pa}p0=100 Pa, Qmax=0.1 m3/sQ_\text{max}=0{.}1\ \mathrm{m^3/s}Qmax=0.1 m3/s.
- Drei identische 120-mm-Lüfter (N=3). Querschnitt pro Lüfter A1=π⋅0.062≈0.0113 m2A_1=\pi\cdot0{.}06^2\approx0{.}0113\ \mathrm{m^2}A1=π⋅0.062≈0.0113 m2, Gesamt A3=3A1A_3=3A_1A3=3A1.
- Effektiver Widerstandsbeiwert:
- Plenum: ζplenum=2.0\zeta_{\text{plenum}}=2.0ζplenum=2.0 (relativ moderat)
- Abschottung: ζsep=4.0\zeta_{\text{sep}}=4.0ζsep=4.0 (höher durch Ecken/Entrances/Abflussverluste)
Mit diesen Annahmen findet man für den Betriebspunkt (Luftstrom QQQ bei dem Lüfter- und Systemdruck gleich sind):
- Plenum (10 mm Abstand, ζ=2\zeta=2ζ=2) → Betriebspunkt Qtot≈0.215 m3/sQ_{\text{tot}}\approx 0{.}215\ \mathrm{m^3/s}Qtot≈0.215 m3/s, p≈48 Pap\approx 48\ \mathrm{Pa}p≈48 Pa.
- Abschottung (ζ=4\zeta=4ζ=4) → Betriebspunkt Qtot≈0.177 m3/sQ_{\text{tot}}\approx 0{.}177\ \mathrm{m^3/s}Qtot≈0.177 m3/s, p≈65 Pap\approx 65\ \mathrm{Pa}p≈65 Pa.
Interpretation der Zahlen:
- Im Plenum liefert das Lüfter-Array größeren Durchsatz bei niedrigerer statischer Druckhöhe.
- In der abgeschotteten Variante steigt die erforderliche Druckhöhe (weil die Verluste zunehmen) und der erreichbare Durchsatz sinkt.
(Die konkreten Zahlen hängen stark von den Annahmen ab — Wahl von p0,Qmaxp_0,Q_\text{max}p0,Qmax und ζ\zetaζ — zeigen aber deutlich die Richtung des Effekts.)
4) Warum reduziert das Plenum die Verwirbelung konkret? (physikalische Mechanismen)
- Verteilung / Diffusion des Dralls: Lüfter erzeugen Rotationsanteile (Drall). In einem kleinen Plenum hat die Strömung Raum, diese Drallanteile teilweise durch Scher und Wirbelaufspaltung zu dissipieren, bevor sie auf die Lamellen treffen. Dadurch wird die Anströmung homogener.
- Reduktion von lokalen Schergradienten: Turbulenzerzeugung skaliert mit Scher → hohe ∂u/∂y\partial u/\partial y∂u/∂y erzeugen mehr Turbulenzkinetische Energie. Ein größeres Querschnitts-„Puffer“-Volumen reduziert diese Gradienten.
- Vermeidung von scharfen Eintrittsverhältnissen: Abschottungen erzeugen oft abrupt wechselnde Geometrien (Ecken, Kanten), an denen Strömung abrißt und starke Wirbel entstehen. Plenum → glattere Eintrittsverhältnisse.
- Druckausgleich zwischen Nachbarzonen: Kleine Druckunterschiede zwischen Lüfterzonen werden im Plenum ausgeglichen; ohne Plenum können lokale Über-/Unterdrücke Strömungsumlenkungen und Rückströmungen hervorrufen.
Mathematisch hängt die Turbulenzproduktion z. B. in einem RANS-Ansatz von Termen wie νt(∂ui/∂xj)2\nu_t (\partial u_i/\partial x_j)^2νt(∂ui/∂xj)2 ab — große Gradienten → viel Erzeugung. Plenum senkt die Gradienten → senkt Produktion.
5) Änderung der Kennlinien (p–Q) im Überblick
- Fan-Kurve bleibt (nahezu) dieselbe für die einzelnen Lüfter.
- System-Kurve (Radiator + Eintrittsverluste) ändert sich: für Plenum ist sie flacher (niedriger ζ\zetaζ), für Abschottung steiler (höherer ζ\zetaζ).
- Der Betriebspunkt verschiebt sich entlang der Fan-Kurve: Plenum → höherer Q, niedrigerer p; Abschottung → niedrigerer Q, höherer p.
- Zusätzlich: Abschottung kann lokale Strömungsinstabilitäten erzeugen, die effektiv zusätzliche „nichtlineare“ Verluste einbringen (d. h. die Systemkurve kann sogar weniger glatt und mit starken lokalen Abweichungen werden).
Graphisch: Fan-Kurve (nach unten offen Parabel) und zwei Systemkurven (Plenum flacher, Abschottung steiler); Schnittpunkte verschoben wie oben numerisch gezeigt.
6) Praktische Konsequenzen & Empfehlungen
- Wenn Ziel ist maximale Durchsatz-/Kühlleistung + homogene Lamellenanströmung → Plenum / Shroud ist in der Regel besser.
- Vollständige luftdichte Abschottung bringt nur Vorteile in speziellen Fällen: stark unterschiedliche Lüfterkennlinien, gewünschte Kanaltrennung (z. B. separater Luftpfad mit Temperaturunterschieden) oder wenn man Strömungen gezielt in Kanäle lenken will — aber typischerweise auf Kosten höherer lokal erzeugter Wirbel und schlechterer Homogenität.
- Für 360er mit 3×120 mm und 10 mm Abstand ist das Plenum praktisch und effektiv: es glättet Strömung, reduziert Scher und sorgt für höheren Gesamtdurchsatz.
Ein gemeinsames (größeres als standardmäßig vorhandenes) Plenum wird die besten Ergebnisse erzielen, die Abtrennung der Lüfter bis auf die Lamellen herunter ist die schlechteste Variante.
