Wie berechnet man die Erwärmung des Kühlmediums?

Über die Wärmebilanz ΔT = (Q · 60 · 1000) / (ρ · V̇ · c): die Wärmelast Q geteilt durch das Produkt aus Dichte, Volumenstrom und spezifischer Wärmekapazität. Der Faktor 60 · 1000 rechnet den Volumenstrom von l/min in m³/s um.

Welcher Volumenstrom ist für meine Kühlung nötig?

Der nötige Volumenstrom ergibt sich aus V̇ = (Q · 60 · 1000) / (ρ · ΔT · c) für eine gewünschte Erwärmung ΔT. Je kleiner die zulässige Erwärmung, desto höher der erforderliche Volumenstrom.

Wie stark darf sich das Kühlmedium erwärmen?

Für Flüssigkeitskühler in der Elektronik liegt die Erwärmung typisch zwischen 5 und 10 K. Ein kleiner Temperaturhub sorgt für eine gleichmäßige Temperaturverteilung und geringe Hotspot-Gefahr, erfordert aber einen höheren Volumenstrom und damit mehr Pumpenleistung.

Gilt der Rechner auch für Wasser-Glykol-Gemische?

Ja. Wählen Sie das Kühlmedium aus oder geben Sie Dichte und Wärmekapazität direkt ein. Glykol senkt die Wärmekapazität, sodass sich das Medium bei gleichem Volumenstrom stärker erwärmt.

Kühlleistung und Volumenstrom für die Wasserkühlung berechnen

Wie stark erwärmt sich das Kühlmedium bei einer gegebenen Wärmelast? Und welcher Volumenstrom hält die Temperatur im Griff? Der Rechner liefert beide Werte für die Auslegung von Flüssigkeitskühlkreisläufen.

Warum Erwärmung und Volumenstrom zusammengehören

Die Kühlleistung einer Wasserkühlung hängt am Volumenstrom und an der Erwärmung des Kühlmediums zwischen Ein- und Auslass. Ein kleiner Temperaturhub bedeutet eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Kühlkörper und weniger Hotspots. Dieser Rechner dient der Auslegung von Flüssigkeitskühlkreisläufen in der Elektronik und Leistungselektronik, nicht der Klima- oder Raumkühlung.

Kühlleistungs-Rechner

Abzuführende Wärmelast Q

Volumenstrom V̇

l/min

KühlmediumDichte ρ

kg/m³

Wärmekapazität c

J/(kg·K)

Formel und Herleitung

Die Erwärmung des Kühlmediums folgt aus der Wärmebilanz Q = ṁ · c · ΔT. Mit dem Massenstrom ṁ = ρ · V̇ und der Umrechnung des Volumenstroms von l/min ergibt sich:


ΔT = (Q · 60 · 1000) / (ρ · V̇ · c)

Q: abzuführende Wärmelast [W]
ρ: Dichte des Kühlmediums [kg/m³]
V̇: Volumenstrom [l/min]
c: spezifische Wärmekapazität [J/(kg·K)]
Der Faktor 60 · 1000 rechnet den Volumenstrom von l/min in m³/s um.


V̇ = (Q · 60 · 1000) / (ρ · ΔT · c)

Nach dem Volumenstrom umgestellt lässt sich der nötige V̇ für eine gewünschte Erwärmung bestimmen.

Berechnungsbeispiel aus der Praxis

Eine Kühlplatte führt die Verlustleistung von sechs Chips ab: Q = 3.000 W. Als Kühlmedium dient Wasser (ρ = 997 kg/m³, c = 4.180 J/(kg·K)) bei einem Volumenstrom von 5 l/min.