設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)風(fēng)扇選型的計(jì)算

足夠的冷空氣與散熱片進(jìn)展熱交換，也會(huì)造成散熱效果不好。一般鋁質(zhì)鰭片的散熱片要求風(fēng)扇的風(fēng)壓足夠大，而銅質(zhì)鰭片的散熱片則要求風(fēng)扇的風(fēng)量足夠大；鰭片較密的散熱片相比鰭片較疏的散熱片，需要更大風(fēng)壓的風(fēng)扇，否則空氣在鰭片間流動(dòng)不暢，散熱效果會(huì)大打折扣。所以說不同的散熱器，廠商會(huì)依據(jù)需要協(xié)作適當(dāng)風(fēng)量、風(fēng)壓的風(fēng)扇，而并不是單一追求大風(fēng)量或者高風(fēng)壓的風(fēng)扇。IntelAMDCPUCPUCPU散熱器是格外必要的CPU家介紹一些有關(guān)CPU風(fēng)扇功率風(fēng)扇功率是影響風(fēng)扇散熱效果的一個(gè)很重要的條勁，散熱的效果也越好轉(zhuǎn)速越高2VCPU強(qiáng)調(diào)高功率，假設(shè)功率過大可能會(huì)加重計(jì)算機(jī)電源的工作負(fù)荷，從而對(duì)整體穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。風(fēng)扇口徑 該性能參數(shù)對(duì)扇不影響計(jì)算機(jī)其他設(shè)備的正常工風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與功率是密不行分的肯定的范圍內(nèi)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，它CPUCPU散熱片材質(zhì)CPU散熱器中的散熱片的最大作用是擴(kuò)CPUCPU的熱量散發(fā)速度。不過，這其中又涉及到另一個(gè)問題但銅質(zhì)地較結(jié)實(shí)、加工難度較大、重量較大，所以我們目前很難見到使用銅來生產(chǎn)散熱片的外形被決定之后最重要的設(shè)計(jì)重點(diǎn)了一般的散熱片是壓鑄成的常見的外形只是多了幾個(gè)葉片的“韭”字形，這種散熱片的散熱效果是最為一般的較高檔的散熱片則使用鋁模經(jīng)過車床車削而成，車削后的外形呈多個(gè)齒狀柱體這種散熱片常用在高散熱片)足見散熱片外形對(duì)散熱效果的巨大影響。 在同樣體積的狀況下假設(shè)散熱片擁有數(shù)目越多的鰭片或齒狀柱體那么其外表積確定也越大。一些制作得比較計(jì)，以此來最大化地拓展外表積不過在重視散熱面積的狀況下，好的散熱片也不會(huì)無視底部的金屬板基厚度。通常必需保證肯定的厚度，才能導(dǎo)的效率更高。這里另一個(gè)比較極端的狀況是Intel原裝Pentium4散熱片，它的中心是一個(gè)鰭片。風(fēng)扇噪聲了噪音的大小風(fēng)扇排風(fēng)量000/性因素。通常質(zhì)量好的風(fēng)扇，即使我們?cè)陔x它很遠(yuǎn)的位置，也仍舊可以感到風(fēng)流，這風(fēng)量與風(fēng)壓的測(cè)試方法有兩種，一是用風(fēng)洞儀測(cè)試，另一種是用雙箱法測(cè)。但對(duì)于一般用戶而言，沒有這樣的設(shè)備，只能看廠家供給的數(shù)據(jù)。因此用戶可將此數(shù)據(jù)作為參考，最終還要看降溫效果。1。風(fēng)量風(fēng)量是指風(fēng)扇通風(fēng)面積與該面積平面速度之積。通風(fēng)面積是出口面積減去渦舌處的投影面積。 是氣流通過整個(gè)平面的氣體運(yùn)動(dòng)速度，單位是米/風(fēng)量越大，冷空氣吸熱量則越大，空氣流淌轉(zhuǎn)明顯。2。風(fēng)壓為進(jìn)展正常通風(fēng)，需要抑制風(fēng)扇通風(fēng)行程內(nèi)的阻力，風(fēng)扇必需產(chǎn)生抑制送風(fēng)阻力的壓力。測(cè)量到的壓力變化值稱為靜壓，即最大靜壓與大氣壓的差值。它是氣體對(duì)平行于物體外表作用的壓力，通過垂直于其外表的孔測(cè)量出來的。 把氣體流淌所需動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力的形式稱為動(dòng)壓。 送風(fēng)的目的，需要有靜壓與動(dòng)壓。全壓為靜壓與動(dòng)壓的代數(shù)和。 風(fēng)壓越大，風(fēng)扇送風(fēng)力量越強(qiáng)。 在實(shí)際應(yīng)用中，標(biāo)稱的最大風(fēng)量值，并不是實(shí)際散熱片得到的送風(fēng)量， 風(fēng)量大，也并不代表通風(fēng)力量強(qiáng)。因空氣流淌時(shí)，氣流在其流淌路徑會(huì)遇上散熱鰭片的阻止，其阻抗會(huì)限制空氣自由流通。即風(fēng)量增大時(shí)，風(fēng)壓會(huì)減小。因此必需有一個(gè)最正確操作工作點(diǎn)，即風(fēng)扇性能曲線與風(fēng)阻曲線的交點(diǎn)。在工作點(diǎn)，風(fēng)扇特性曲線之斜率為最小，而系統(tǒng)特性曲線之變化率為最低。而此時(shí)的風(fēng)扇靜態(tài)效率〔風(fēng)量X風(fēng)壓/耗電〕為最正確。 有時(shí)為了能減小系統(tǒng)阻抗，甚至選用尺寸較小的風(fēng)扇，也可以獲得一樣的風(fēng)壓如何選擇正確的風(fēng)扇或鼓風(fēng)扇全部需要使用風(fēng)扇散熱的電機(jī)與電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師，必需打算一個(gè)特定系統(tǒng)散熱所需的風(fēng)量，而所需的風(fēng)量取決于了解系統(tǒng)的耗電量及是否能帶走足夠的熱量，以預(yù)防系統(tǒng)過熱的情形發(fā)生。事實(shí)顯示，系統(tǒng)的使用年限會(huì)由于冷卻系統(tǒng)的缺乏而降低，所以設(shè)計(jì)工程師也應(yīng)當(dāng)明白，系統(tǒng)的銷售量與價(jià)格，可能由于系統(tǒng)的使用年限不符使用者的預(yù)期而下降。欲選擇正確的通風(fēng)組件，必需考慮以下目標(biāo)：最好的空氣流淌效率最小的適合尺寸最小的噪音最大的牢靠度與使用壽命合理的總本錢以下三個(gè)選擇正確散熱扇或鼓風(fēng)扇的重要步驟，可幫你達(dá)成上述幾個(gè)目標(biāo)。步驟一：總冷卻需求首先必需了解三個(gè)關(guān)鍵因素以得到總冷卻需求：必需轉(zhuǎn)換的熱量(即溫差DT)抵消轉(zhuǎn)換熱量的瓦特?cái)?shù)(W)移除熱量所需的風(fēng)量(CFM)總冷卻需求對(duì)于有效地運(yùn)作系統(tǒng)甚為重要。有效率的系統(tǒng)運(yùn)作必需供給抱負(fù)的運(yùn)作條件，使全部系統(tǒng)內(nèi)的組件均能發(fā)揮最大的功能與最長(zhǎng)的使用年限。以下幾個(gè)方式，可用來選擇一般用的風(fēng)扇馬達(dá)：算出設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。打算設(shè)備內(nèi)部所能允許的溫度上升范圍。從方程式計(jì)算所需的風(fēng)量。估量設(shè)備用的系統(tǒng)阻抗。依據(jù)名目的特性曲線或規(guī)格書來選擇所需的風(fēng)扇。假設(shè)系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部散熱量與允許的總溫度上升量，可得到冷卻設(shè)備所需的風(fēng)量。以下為根本的熱轉(zhuǎn)換方程式：H=Cp×W×△T其中H=熱轉(zhuǎn)換量Cp=空氣比熱△T=設(shè)備內(nèi)上升的溫度W=流淌空氣重量我們W=CFM×D其中D=空氣密度經(jīng)由代換后，我們得到:再由轉(zhuǎn)換因子(conversionfactors)與代入海平面空氣的比熱與密度，可得到以下的散熱方程式：CFM=3160×千瓦／△℉然后得到以下方程式：其中Q：冷卻所需的風(fēng)量PTf：允許內(nèi)部溫升(華氏)Tc：DT=DT1DT2KWh0.5KWh0.511.522.533.544.55DTDT℃℉5090183553708810512314115817645812039597898117137156176195407222446688110132154176195220356325507510012515117620122625130542959881171461762052342642932545357510514117621124628131635120364488132176220264308351396439152759117176234293351410469527586101888176264351439527615704791879559176351527704879 1055 1230 1406 1582 175850020或50010或步驟二：全部系統(tǒng)阻抗／系統(tǒng)特性曲線以英吋水柱表示。為了確認(rèn)每一槽排(slot)之冷卻瓦特?cái)?shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)或制造廠商不但必需有風(fēng)扇的有效風(fēng)扇特性曲線以打算其最大風(fēng)量，而且必需知道系統(tǒng)的風(fēng)阻曲線。系統(tǒng)內(nèi)部的零件會(huì)造成風(fēng)壓的損失。此損失因風(fēng)量而變化，即所謂的系統(tǒng)阻抗。系統(tǒng)特性曲線之定義如下：DP=KQn其中K=系統(tǒng)特定系數(shù)Qn=擾流因素，1<n<2平層氣流時(shí)，n=1亂流氣流時(shí)，n=2步驟三：系統(tǒng)操作工作點(diǎn)系統(tǒng)特性曲線與風(fēng)扇特性曲線的交點(diǎn)，稱為系統(tǒng)操作工作點(diǎn)，該工作點(diǎn)即風(fēng)扇之最正確運(yùn)作點(diǎn)。操作工作點(diǎn)÷耗電)為最正確化。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工程：保持空氣流淌盡量不受阻擾，入風(fēng)口與出風(fēng)口保持暢通。引導(dǎo)氣流垂直通過系統(tǒng)，以確保氣流順暢而提升冷卻效率。如需加裝空氣濾網(wǎng)，應(yīng)考慮其增加的空氣流淌阻力。選擇最正確風(fēng)扇的例子：例一：圖一為典型SUNONDC60×60×25mmAC6CFM20CFM。假設(shè)該系統(tǒng)之阻抗對(duì)于氣流在A0.16C0.04B12CFM0.09圖一：60×60×25mm例二：如圖二所示，特性曲線二是同一尺寸與外形之風(fēng)扇，但其轉(zhuǎn)速比特性曲線一低。假設(shè)系統(tǒng)僅需要15CFM0.05水柱靜壓，則靜壓降與風(fēng)量曲線之交點(diǎn)應(yīng)通過B18CFM安排是選用低速風(fēng)扇。圖二：60×60×25mm如圖二依圖表說明，從一種風(fēng)扇改用另一種風(fēng)扇的結(jié)論。固然有時(shí)可能甚至選用尺寸較小的風(fēng)扇，假設(shè)系統(tǒng)阻抗能充分地減低，也可以獲得一樣的風(fēng)量。例三：40×40×6mm(曲線三)、30×30×6mm(曲線二)、25×25×6mm(曲線一)中轉(zhuǎn)速DC狀況一：0.0252CFM40×6mmDCB假設(shè)有更多組件加進(jìn)系統(tǒng)且(或)外形變得更密實(shí)時(shí)，將產(chǎn)生更多的系統(tǒng)阻抗?，F(xiàn)在假設(shè)系統(tǒng)阻抗上升至0.0380.85CFM：40×6mm、30×6mmA)。另一種用來冷卻具有高系統(tǒng)阻抗之系統(tǒng)的選擇為小型DC圖三：40×40×6mm30×30×6mm并聯(lián)與串聯(lián)運(yùn)作并聯(lián)運(yùn)作就是并列使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的風(fēng)扇。并聯(lián)風(fēng)扇與單獨(dú)風(fēng)扇的運(yùn)作曲線圖兩個(gè)風(fēng)扇并聯(lián)所產(chǎn)生的風(fēng)量體積，僅在自由空間條件下，為單一風(fēng)扇風(fēng)量的兩倍，而當(dāng)并聯(lián)風(fēng)扇應(yīng)用于較高系統(tǒng)阻抗的狀況時(shí)，系統(tǒng)阻抗愈高，并聯(lián)風(fēng)扇所能增加的風(fēng)量愈低。因此，并聯(lián)的應(yīng)用僅在低系統(tǒng)阻抗的狀況下建議使用，即風(fēng)扇在幾乎完全自由送風(fēng)的狀況下運(yùn)作。串聯(lián)風(fēng)扇與單獨(dú)風(fēng)扇的運(yùn)作曲線圖串聯(lián)運(yùn)作就是串行使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的風(fēng)扇。兩個(gè)風(fēng)扇串聯(lián)產(chǎn)生的靜壓，在零風(fēng)量條件下可達(dá)兩倍，但在自由空間的狀況下，并不能增加風(fēng)量。多加一個(gè)串聯(lián)風(fēng)扇，在較高靜壓之系統(tǒng)，可增加風(fēng)量。因此，串聯(lián)運(yùn)作對(duì)高系統(tǒng)阻抗的系統(tǒng)，可到達(dá)最高的效果。噪音值SUNON15dBA計(jì)。音壓級(jí)(SoundPressureLevel)依背景因素而定，與音能級(jí)(SoundPowerLevel)由以下公式表示之：SPL=2010P／Pref及SWL=1010W／Wref其中P=音壓Pref=基準(zhǔn)音壓W=音源的噪音能量Wref=音源的噪音能量風(fēng)扇的噪音值通常以音壓級(jí)(SPL)之倍頻帶繪出。分貝(dBA)的轉(zhuǎn)變所形成的效應(yīng)，如以下征兆所示：3dBA幾乎沒有感覺5dBA感覺出來10dBA噪音程度：0~20dBA20~40dBA微弱40~60dBA中度60~80dBA大聲80~100dBA100~140dBA如何達(dá)成低噪音以下五項(xiàng)準(zhǔn)則供給風(fēng)扇使用者最正確方法，以降低噪音至最小：系統(tǒng)阻抗：(SystemImpedance)一個(gè)機(jī)殼的入風(fēng)口與出風(fēng)口之間范圍占全部系統(tǒng)阻抗的6080%，另外氣流愈大，噪音相對(duì)愈高。系統(tǒng)阻抗愈高，冷卻所需的氣流愈大，因此為了將噪音降至最小，系統(tǒng)阻抗必需減至最低程度。氣流擾亂延著氣流路徑所遇到的阻礙而造成的擾流會(huì)產(chǎn)生噪音。因此任何阻礙，特別在關(guān)鍵的入風(fēng)口與出風(fēng)口范圍，必需避開，以降低噪音。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與尺寸由于高轉(zhuǎn)速風(fēng)扇比低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇產(chǎn)生較大的噪音，因此應(yīng)盡可能嘗試及選用低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇。而一個(gè)尺寸較大、轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)扇，通常比小尺寸、高轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇，在輸送一樣風(fēng)量時(shí)安靜。溫度上升在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，冷卻所需的風(fēng)量與允許的溫升成反比。允許溫升略微提高，即可大量削減所需的風(fēng)量。因此，假設(shè)對(duì)強(qiáng)加之允許溫升的限制略微放松一些，所需風(fēng)量將可降低，噪音亦可降低。振動(dòng)有些情形，整個(gè)系統(tǒng)的重量很輕，或系統(tǒng)必需依據(jù)某種規(guī)定方式運(yùn)作時(shí)，特別建議承受松軟的隔絕器材，以避開風(fēng)扇振動(dòng)的傳遞。電壓變動(dòng)電壓變動(dòng)會(huì)影響噪音程度。加到風(fēng)扇的電壓愈高，因轉(zhuǎn)速上升，振動(dòng)就愈大，產(chǎn)生的噪音也愈大。設(shè)計(jì)的考慮：構(gòu)成風(fēng)扇的每一零件設(shè)計(jì)，均會(huì)影響噪音程度。以下設(shè)計(jì)的考慮可達(dá)成降低噪音：繞線鐵心的尺寸，扇葉