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这是一个如此广泛的主题,实际上这不是您可以用简单的一个答案就比另一个答案更好的答案。
与单独从各个方向吸入空气的进气侧相比,风扇的吹动侧单独产生的确会产生更集中,移动更快和更湍流的空气“河”。您几乎可以使用任何风扇来进行这项测试。将您的手放在打击侧的前面,您会感觉到气流和散热效果。将您的手放在后面,效果很难检测到。
湍流也大大提高了热传递效率。动荡实际上是你的朋友。
因此,仅从这些观点来看,打击面确实表现出更好的冷却面。
但是,这不仅与风扇有关。
选择的散热器的几何形状也会极大地影响风扇的性能。在典型的线性翅片散热器顶部上放一个旋转风扇实际上效率很低。实际上,风扇中心正下方的区域实际上几乎没有空气流动。这当然是不幸的,因为通常这就是您要冷却的物体所在的位置。
此外,除非散热片很深,否则气流通常分布不佳。太浅了,产生的反压实际上会使风扇“失速”。在那种情况下,将风扇安装在“吸入”方向实际上可以改善这种情况,因为空气将更线性地进入散热器的侧面,以填充风扇产生的气压中的空隙。
可以说,上面显示的散热器在使用更长的散热片并将风扇安装在一端时可能会更有效。
更好的设计使用如下所示的径向散热器。如您所见,此处的样式与风扇整个圆周上的气流在径向上对称,因此在中央核心周围传递的热量更均匀。
但是,即使采用这种样式,芯子本身仍然通风不良。因此,它通常被制造为用作热管的固态高导热芯。即使这样,从下图可以看出,方形截面中核心周围的区域实际上接触到了芯片,这是一个效率很低的空隙。更好的设计是使该区域以圆形圆锥结构填充金属。但是,这当然是不可能的。
如果事实,材料和表面处理在散热器设计上也有很大的不同。高度导热的材料显然是最好的,但表面也应足够光滑,以免形成空气囊或夹住灰尘颗粒,但也不应太光滑以至于空气太容易通过它。
当然,可能需要花费数年才能使这个小公式变得完美,但总的来说,您并不需要高抛光铬的散热器。如果您可以负担得起,则喷砂铝或镀金喷砂铜会更好。
另一个严重的问题是污染。
灰尘和污垢会进入风扇和散热器。随着时间的流逝,这会累积并严重降低设备的性能。因此,应谨慎设计风扇和散热器的布置,使其尽可能自冲洗。
这是鼓风机通常胜出的地方。在受控的气流下,如果可以保持流入的空气清洁,它就会将灰尘吹出散热器。这把我带到了下一点。
空气采购和撤除
您可能会花费数千美元来开发风扇和散热器的完美布置,如果不处理冷却系统周围的其余空气,尤其是在密闭的机箱中,这将是徒劳的。
不仅需要将设备中的热量排空,而且还需要从附近设备中清除热风。否则,将仅再循环热空气,并且在您要保护的设备上仍然会发生热故障。
因此,您的机柜需要通风,并且还应包括机柜风扇,以从机柜外部吸入冷空气。这些风扇应始终包括可移动的网状过滤器和/或泡沫过滤器,以控制吸入设备的环境灰尘量。开放式格栅式排气面板是可以接受的,但是,为实现最佳操作,应在机柜内保持正压,以保持气流朝外,以再次限制污染物进入。
特别案例
无论要将设备安装在极端环境中的何处,都需要采取特殊措施。高粉尘环境(例如地板磨机等)或高环境温度环境将需要将空气直接输送到机箱,或者需要使用密封单元和两级(可能是液体)冷却系统。
重大案件
如果您的系统控制的是至关重要的事情,那么谨慎的做法是将热感测和可能的主动风扇控制纳入散热器系统。此类系统应具有进入安全状态并警告用户清洁过滤器或在必要时减少系统周围环境热量的功能,以防止严重故障。
再加一点
您可以花费半年的开发资金来获得世界上最好的散热器设计,其中包括昂贵的风扇和完善的空气分配系统,这些设备全部锁定,然后因缺少2美分的导热胶而烧毁设备。
从试图保护的设备中吸收热量通常是系统中最薄弱的环节。使用适当的热粘合材料未正确安装到散热器上的组件所杀死的单元数量超过了其余所有问题的总和。
您的制造过程和程序应经过开发,以将这些方面放在首位。
例如,如果您要使用安装在单个散热器上的三个或四个TO220型晶体管,则谨慎地将它们机械地安装到该散热器上,如果合适的话,将散热器机械地安装到板上,然后再进行检查。焊接过程。这样可以确保热连接优先。
器件和散热器之间应始终包括导热胶,乳膏,凝胶和/或电绝缘的导热垫,以填充由于不平整或器件或散热器表面上的凸起而引起的任何空气间隙。
并保持清洁。污染的大小或一粒盐,甚至是散乱的头发都可能导致热失效。
压力模式会有所不同。
吹入时,散热器表面(平行于叶片)上的压力会更高,这意味着表面上的导热性更高。
当通过鳍片吸入时,鳍片表面上垂直于空气通量的压力会更高。
因此,我认为正确的气流方向取决于散热器的尺寸比例,并根据散热方式对其进行加权。凭经验可以说,当它的充裕程度大于深度时,无疑会更好。
在Andresgongora的评论之后加上...
将气压视为电压,将空气流速视为电流,将与流动正交的障碍视为阻力,将产生的热对流视为动力。或者认为质量压力与单位时间内的热量相互作用,而气流速率正在刷新这一压力。
因此,压力模式无法准确显示那里发生的情况,完整的对流模式会很复杂,但可以为更好的气流方向提供一个好主意。
换句话说,如果您随时间增加压力,温度将升高,反之亦然。为了帮助您理解此原理,请考虑以下两个示例:
当您使用手动打气筒在手推自行车上打气时,最靠近出口的打气筒末端会很热。该热效应被P.dV / dt项改变,该值不为零。
如果您的房屋中有一个立方房间,且所有四个垂直墙上都装有门窗,并且有北风吹来,则可以通过打开北墙上的窗户/门以50到100的百分比来冷却房间毫米,然后将其他墙壁上的门窗打开200至500毫米。这将降低室内压力并降低温度。
现在来谈谈动荡的问题。
在层流中,散热器(或其他热组件)产生的最大热量传递。当气流增加时,您最终可能会达到气流紊乱的程度。湍流的影响是:
因此,动荡绝对不是你的朋友。
您可以尝试降低风扇速度以减少湍流。如果风扇设计合理,则风扇叶片的角度将为连续曲线,以考虑到空气通过叶片时空气流速的增加。因此,降低风扇速度意味着叶片的曲率不再适合层流。通过改变叶片的“螺距”(包括反向螺距),可以克服飞机和大型船舶螺旋桨上的这种影响。对于电气设备中使用的冷却风扇,通常这是不可能的。
风扇罩
如果存在从下侧(高压或出口)到上侧(低压或进气)的畅通无阻的连续空气路径,则高压空气仅通过最短路径返回进气口和进气口。下游流量减少。您一直都能看到这种情况-飞机螺旋桨,船舶螺旋桨(请参阅向澳大利亚提供的西班牙军舰的最新推进设计),廉价的家用散热风扇。为了克服这种损失,从而提高风扇的效率,更好的设计在风扇叶片的尖端周围设有紧密配合的护罩。弗兰克·惠特尔(Frank Whittle)的博士学位包括在喷气发动机中使用带罩风扇-比敞开式螺旋桨效率高得多,并且有利于快速升温以提高排气速度。
用一只手检测冷却
在风扇下游时,您感觉到的降温主要是皮肤上残留的液态水蒸发的结果-蒸发造成的540 cal / g损失肯定会“感觉”凉爽。但是,对皮肤上没有水的电子/电气组件的影响却很小。因此,用您的手检测温度下降是错误的模型。
综上所述:
吸气要比吹气好以降低温度。层流是对流和传导热量的最有效方法。风扇叶片的覆盖增加了风扇的效率和效率。
我认为这取决于设计。主要因素有:
因此,我投票赞成流入,但同样,这完全取决于设备设计。
我在一家光网络(Telecom)技术公司工作,并且经常处理冷却和EMC问题。对于基于卡/机架的设备问题的基本设计决策,提供了出色的意见-将风扇置于空气过滤器的进气或排气侧。
我们使用过的一些电子模块供应商告诉我,将空气损耗拉高10-15%的冷却效率。我还有另外两个观察结果:
1)(大)INTAKE上的风扇很不幸,由于摩擦和风扇电机的散热
而使空气预热2)试图在我们的电路卡中增加导管/导流板以使气流聚焦时,如果拉动,将导致失败。空气通过PCBA。
就像太精细的功能一样,它只是阻碍了空气的流动-空气只是绕过散热器!我相信基本的区别在于,牵引空气仅通过压力差(较少的湍流)引起运动。推动空气使用主动湍流和压力差。
如果将问题归结为一个[常见的]散热器和[一个常见的轴流叶片式]风扇,则它的答案应该更短。答案是,通常和不幸的是,“取决于情况”。
(1)当风扇沿“吸”方向安装在散热器顶部时,空气会进入层流形式的散热片(或销钉)(至少相对于大于散热片/销钉距离的涡流标度而言)。这样,传热表面周围的边界层较厚,并且传热相当差。此外,在带有典型风扇的单侧水槽结构中,中心处将存在一个“死区”,空气流通不良,恰好在水槽下方产生热量的地方。
(2)当风扇吹入散热器叶片时,输出气流湍流,金属表面周围的热边界层很薄,因此气流更深地渗透到散热片结构中并靠近金属表面,从而提供了良好的热传递。最高的[湍流]空气速度在水槽的中心附近,这里的热“应力”最高。
因此,情况(2)似乎比情况(1)具有明显的优势。不幸的是,还有一个因素,就是在不同环境条件下的风扇性能。与在周围环境中产生更高压力(并在笔记本电脑内部的热管设计中使用)的鼓风机不同,当将空气从更狭窄的空间中抽吸到周围环境时,轴流风扇可提供更好的气流性能,因此案例(1)在此具有一些优势。
另一方面,当轴流风扇像鼓风一样面对高空气动力学阻抗时,它会自身“短路”并且仅提供很少或没有气流。因此,在弱热情况下(1)使用轴流风扇具有一些优势,而将同一个风扇运行到加压(但热效率更高)的区域会降低其性能。
因此,案例(1)的传热效果较差,但风扇性能更好;案例(2)的传热效果较好,但风扇性能较差。最终结果是“取决于”,其中包括鳍片厚度和间距等多个因素。这取决于风扇的构造。轴流风扇有三种类型,即轴流式,叶片式和螺旋桨式,它们可以具有针对一个方向或另一个方向的性能进行了优化的叶片。轴流风扇还具有良好的增压性能,并用于刀片服务器。因此结果可能会有所不同。
显然,采用这种双风扇设计可以达到最佳效果,其中一个风扇吹入,另一个风扇将空气吸出。
如果将风扇和散热器封闭在通风管内,则风扇两侧的气流相同,因此散热器的位置无关紧要。对于“散热器顶部的风扇”设置,吹气侧无疑可以提供更好的冷却效果。