外壳最佳的气流曲线


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我处于项目的最后一步,我需要一些建议以了解应使用哪种排热曲线来放置三个风扇进行冷却,如图所示,我有四个替代方案,但我不知道哪种方案可以达到最佳性能在冷却方面。

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Answers:


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这取决于“最佳性能”是什么,在任何情况下,确切的答案都需要计算许多输入未知的计算。

从经验上讲,您希望在空气经过较热的组件后立即将其除去,并且由于有利于热交换的空气湍流,吹气比吸气要好。因此,典型的排列方式(在打开的每台笔记本电脑中都可以看到)如下所示:

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我通常会选择选项2,其他所有条件都相同。

假设:

  • 较凉的组件不会对空气温度造成太大影响,并且一开始可能对热更敏感(例如,电解质,还有一些沙子)。
  • 热物料上的散热器在远高于环境的温度下运转得足够远,以至于空气温度的小幅上升都不重要。
  • 压降足够大,可以使增压箱在风扇曲线上比低压箱更好(此外,如果过滤进气,这会更好),否则2或3等效。

但是,实际上应该在设计的较早阶段就考虑热管理,尤其是因为选择风扇以使系统在风扇曲线上的正确位置运行并不总是那么琐碎,仅增加更多的风扇并不总是一件容易的事,因为如果您已经在失速点,那么额外的风扇只会增加噪音。


如果较冷的组件可以忍受变热,则#4也可以很好地工作。这是唯一的风扇需要吹的地方。
德米特里·格里戈里耶夫

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的确如此,但这通常不是给定的。例如,我有一个项目,其中FPGA的最高结温为85摄氏度,但放大器中的LDMOS的极限温度将超过200摄氏度,而在满声条件下,散热片的温度可能达到100摄氏度。散热器是高背压设计,因此与之相比,整个系统其余部分的压降很小,我想这意味着在热钻头之前的任何地方都是鼓风机的好地方。将风扇保持在凉爽的空气中也会延长其使用寿命。
Dan Mills

#2是我的直觉选择:在较冷的组件上有气流,以防万一其中一些需要它,而较热的空气则直接从机柜中吹出,而不是从其他组件上吹出。
TripeHound

让风扇保持凉爽确实是一件好事,而#4做到了这一点。当然,在FPGA,电池或HDD上吹热风将不是一个好主意。
德米特里·格里戈里耶夫

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我认为@Dmitry到目前为止是最好的方框图,但是如果气流从热零件的顶部溢出或从进气口溢出,则可能会出现问题,具体取决于外壳的高度和风扇之间的气流阻塞。与独立式无限制风扇相比,栅格通风孔会产生巨大的涡流湍流噪声,因此,这无疑是最安静的解决方案。

经过数夜的研究,研究了如何使用热电偶,烟雾和手电筒冷却1U高19英寸180W机架中的热点,得出的最佳冷却设计是通过降低高度来降低热点的速度,从而在热点产生最高的湍流空气速度。在进气口(扰流板)上带有小折痕的塑料薄膜,在进气之前就开始产生涡流,然后以层流的形式通过排气孔进行进气和排气。

通过使用双低CFM风扇(〜1.5“ h),在聚酯薄膜正上方直接使用双低CFM风扇(〜1.5” h)将火锅表面平均空气速度提高约3m / s,该技术将火锅外壳的最坏情况负载从65'C降低到20'C。热零件(铁氧体和Mosfets)

然后,我在铁氧体上添加了一个环氧树脂热敏电阻,以通过一个电位计,固定的R和晶体管来调节LM 317,以偏置反馈温度,使其在40'C时开启,并在45'C时全速运转,以实现平稳的声音控制。没有风扇,正常使用。

当心大金属盖表面的共振,(钢琴音板效果)。

但是,与传统上不正确地针对PC进行风扇位置和CFM设计选择不同,应使用可能的最大风速,同时将风扇叶片上的涡流噪声降至最低。

在我的情况下,我在排气口附近有更多的风扇空间,进气和排气口仅在热的PSU上封闭。

ps

这是我15年前为AVAYA(nee Lucent)所做的设计,我在8周内设计了该系统,并提高到了1000个/月。这是我最好的带风扇散热设计。

我记得曾经有一次,戴尔采用“更好”的设计,在充气软管上带有“嵌入式”风扇,以实现超级“消音器静音”操作,但是直接在CPU散热器(真空)上产生了高速进气流,并直接消除了热量从后面板中取出,而不要在盒内循环。在这种情况下,只有一个热点。

结论

您可以将气流和压差转换为速度,但热点及其表面积上的表面速度是传热流体传至受发射器热阻限制的点的关键因素。


是的,我已经做了类似的事情,在散热片进气口的前面安装了一个小的螺旋弹簧,这是您的朋友,但是湍流确实会增加背压,因此请检查压力计以确保风扇正常运行点是合理的。同意大多数个人电脑制造商都犯错了,戴尔通常是一个明显的例外。
Dan Mills

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假设选定的风扇具有轴向结构(从图中显示),则最佳性能配置为#3。原因是,如果轴流风扇从机箱中吸入空气,它们的性能会更高(产生更大的压力差,从而产生气流)。第二个考虑因素是您不想在“冷”部件上吹热风。(我过去曾见过一台配置#4的SFF戴尔计算机,而“冷”组件恰好是一个硬盘驱动器,它将在几个月后失效。大规模的召回工作已经到位)。但是,如果风扇是鼓风机类型的(例如在笔记本电脑中),则它们的吹入性能更好,因此配置5(由Grigoryev设计)是好的。

补充:疏散方案的确定还取决于内部结构的整体水力阻抗,粉尘冲击要求以及所需的噪音水平。轴流风扇可以是三种类型,即轴流式,叶片式和螺旋桨式,以及两者之间的任何一种。不同的构造具有不同的压力负荷曲线。如果使用一种管状风扇,则配置2是有利的。刀片服务器在配置5中使用堆叠式管状风扇。由于常见的螺旋桨风扇,大多数高档PC在排气侧使用它们。


我不确定这一点,风扇曲线通常假定进气侧有1个ATM,这似乎表明增压气室要比在负表压下更好。毕竟,一个罐最多只能抽出1个ATM的真空度(随着密度的降低,效率极低),但是压力的上限可能是由分开的盒子决定的。这样做的帮助是在风扇的输出侧提供了一个清晰的通风空间,甚至是一个可以将速度转换为压力的扩散器。
Dan Mills

@DanMills,测试曲线是测试曲线,但实际应用是这样。您在极端条件下的论点不是建设性的。我说了20到30年前的常识,此后叶片形状设计可能会有所进步。我们可能需要Trevor的帮助来澄清问题,electronics.stackexchange.com / a
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由于我对此主题有很多不同的看法,因此我测试了所有四个配置,并且配置#4在冷却机箱方面表现最佳。谢谢大家的帮助。


您应该说#4在“冷却”机箱方面表现最佳。但是,正如其他人指出的那样,还必须考虑其他主题。吹热空气冷却器上的部分,对元件吹尘等。
纪廉

由于每个项目都有其独特的局限性,在我的情况下,配置4的缺点是完全可以接受的,因此我的主要目标是使热组件达到最低温度。再次感谢您的帮助。
朱利安(Julian)
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