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如何选择散热风扇

2020-11-27

散热风扇的作用是使空气流动来冷却某些设备(例如CPU、显卡等)。 有许多类型的使空气流动的风扇,比如轴流式,横流式,离心式风扇和混流风扇等,而这些类型的风扇,大多都能够作为散热风扇来进行使用。


那么如何为您的需求选择合适的散热风扇?


测量热量

散热风扇的主要目的是对其他组件进行散热。 因此,选择风扇之前要考虑的最重要因素是到底需要多少散热。 可以使用以下公式得出传递的热量:

如何选择散热风扇


Q = m Cp DT


Q =传递到系统的热量,Watts

Cp =空气的比热,J /(kg·K)

m=空气质量流量,kg / s

DT=所需的空气温差(机箱与外界空气),K

但是,质量流率和体积流率之间仍然存在关系:

m=rG 



G = 体积流量,m³/ s

r =空气密度,kg / m³


因此,计算所需的体积流量为:


G=Q/(rCp DT)


利用这个公式,对气流进行粗略估计,可以获得DT中所需的总体空气温度升高,但它并未指定实际气流。实际运行气流由风机曲线和系统阻力曲线的交点决定。这个交点可以用下面三种方法之一来计算。



1)气流网方式:

为了使这种方法有效,需要满足某些条件。 首先,必须知道或大致估计到机柜的流路。 其次,几何形状必须保持简单,这意味着三维流动路径不能复杂。


2)使用CFD软件:

当流路比较复杂时,使用CFD软件可以大大简化问题。 风扇的性能曲线用作CFD软件的参考输入,在此可确定工作点和系统电阻。 甚至在考虑紊流和重力的影响时,CFD也会像实际应用中那样从三维视图中评估空气和热传递的流量。 使用CFD软件可以更轻松地分析、计算。


3)系统的实验评估样机:

可以使用实验方法测量总气流或系统阻力曲线。 在这种方法中,当工程师叠加气流和系统阻力曲线时,便获得了工作气流。


无论如何在一个系统内的运行气流是推导出来的,所有的系统都用一个系统阻力曲线来描述,如下所示。

如何选择散热风扇

气流与静压的非线性表达式可以表述为:


DP = KrGN


DP = 系统压力损失

K = 系统特定的负载系数    特定于系统的负载系数

r = 空气密度

G = 风量

N =在1和2之间变化的常数。如果N=1,则气流完全是层流的。

如果N=2,那么是完全紊流。



一旦确定了实际气流,就需要对实际和需要的气流进行比较。 如果实际值大大低于要求值,则必须重新检查包装系统,以便可以确定和改进气流阻力。


总而言之,选择散热风扇的首要因素是确定风量和风压,以移动体积率流量以散发系统内的热量。 在进行此分析之前,确定其他因素(如风扇尺寸,轴承和对特殊功能的需求)可能没有意义或无关紧要。 本简介旨在了解风扇的主要用途以及确定风扇选择基础所需的方程式。


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