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散熱設計如何選擇風扇?

1.風扇的基本概念

1.1 PQ曲線和工作點

-PQ曲線是指風機的風壓和風量的曲線,設計系統的散熱能力與這條曲線直接相關。

-隨著系統阻力的不同,風機的工作點沿PQ曲線移動,低阻力系統的風機風量會更大,系統散熱能力強;高阻系統風量小,散熱效果不理想。因此,在設計時,應盡可能降低系統阻力,使空氣流量最大化。

-通常在系統設計時,風機的工作點設計在風量的1/2 ~ 2/3。對於高阻力系統,可按風量1/3 ~ 1/2設計。

1.2噪音指數

-噪聲分為聲壓級和聲功率級,給定的風機噪聲參數指標為全速時的聲壓級指標。

測試方法為距離風機入口1m。

-主要噪聲標準:ETS 300 753、GR487和GR63,

ETS 300 753時的室內產品,室外產品:

?白天4.1: 40℃,4.1e:45℃;

?夜間3.4: 15℃,3.5:25℃;

NEBS?GR63室內產品測試室溫27C

GR487戶外產品測試室溫27C

-相對於人的感官:

0 ~ 20 dBA很弱

20 ~ 40 dBA弱

40 ~ 60 dBA為中等

大聲60 ~ 80 dBA

80 ~ 100 dBA很大聲

100 ~ 140 dBA震耳欲聾。

1.3多個風機噪聲疊加計算方法

風扇規格中給出的噪聲值是全速時的參數指標。但在實際工作中,風機壹般處於調速狀態,其噪聲與轉速關系的計算公式為:

spec 1-spec 2 = 50千克(rpm1/rpm2)

根據單個風扇在室溫下的噪聲,評估系統的總噪聲,計算公式為:

Ln=L1+10lg n

L1是1風扇的噪音。

Ln是n個風扇的噪音。

n是粉絲數量。

2、風量計算

2.1所需總風量q:

Q = C*m*△T?

V = Q/(C*ρ* △T)單位:立方米/秒

其中:q:耗熱量;△T:允許溫升;c:空氣的比熱,v:體積流量。

2.2計算的簡化經驗公式:

?V=1.76*Q/△T單位:CFM。

?壹般:△T為8-15℃。

3.散熱方式

3.1系統冷卻模式包括送風和排風模式:

吹氣模式:

優點:散熱效率高,由於風扇位於進風口,可靠性高;

缺點:流場分布不均勻,有時造成散熱死角;

排氣模式:

優點:流場均勻;

缺點:散熱效率低,由於風扇位於出風口,可靠性低。

3.2適用場景:

吹風模式適用於本地功耗較高的系統;

通風模式適用於內部功耗均勻的系統。

4、風扇選擇

4.1工作點的確定:

根據冷卻系統所需的總風量和計劃風機數量,確定單臺風機Q1的風量工作點;

4.2確保風機的氣流工作點位於風機PQ曲線的1/2-2/3處:

即確定所選風機風量規格Q=Q1/(1/2)或Q 1/(2/3);

4.3噪音:

在此階段考慮風扇選擇是為了考慮系統設計規範中的噪聲要求;

4.4建議:

選擇風機時,建議選擇帶PWM調速功能的風機。其目的是為了控制噪音,增加風扇壽命,延長防塵網堵塞時間。

5.實例分析

5.1散熱要求:?

標準19英寸1U機箱。

機箱寬*高*深442mm*43.6mm*400mm。

主板尺寸為410mm(寬)×220mm(深),熱功耗為100W W。

電源模塊數量為2個,功率為150W,電源模塊轉化率為95%。

整個系統的熱功耗沒有集中點,比較均勻分散。

風扇的供電電壓為12V。

5.2風量的計算

整機熱功耗:q = 100 w+150 w×(1-0.95)×2 = 115w。

根據經驗公式:V=1.76×Q/△T,△T為10℃。

整機風量為:v = 1.76×115/10 = 20.24 cfm。

5.3確定散熱方式

根據整機系統熱功耗無集中點且相對均勻分散的特點,整機散熱方式采用排風方式。

5.4風扇選擇

*尺寸:根據機箱主板和電源的布局尺寸,確定使用5個40*40*10cm的風扇作為風扇。

*風量:按20.24CFM的整機風量,每臺風機風量為4.048CFM。

系統設計時,風機的工作點設計在風量的1/2 ~ 2/3。

*電壓:12V

根據風機選型手冊,選擇具體的風機規格:AD0412UB-G70(T)或其他風量、風壓相近的風機型號。

5.5噪聲計算

所選風扇的噪聲為29dB,根據公式LN = L1+10LG N。

五個風扇的總噪音為L5=29+10lg5=29+7=36dB。

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