你知道如何使用這個(gè)圖表嗎？

類似于電機(jī)的速度-扭矩曲線，此圖是制造商展示其風(fēng)扇性能的方式，以及氣流和靜壓規(guī)格的來(lái)源。

對(duì)于一些客戶來(lái)說(shuō)，這可能看起來(lái)完全陌生。我在過(guò)去擔(dān)任技術(shù)支持工程師時(shí)接觸過(guò)的許多客戶都是根據(jù)尺寸和氣流來(lái)選擇風(fēng)扇的。然而，需要更深入的了解才能確定風(fēng)扇在現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景中的實(shí)際性能。

在這篇文章中，我將討論氣流與靜壓的定義、它們之間的關(guān)系以及阻抗的重要性。

氣流與靜壓

在上述風(fēng)扇規(guī)格表中，“最大風(fēng)量”和“最大靜壓”列為規(guī)格。

空氣流量是風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣體積，按時(shí)間測(cè)量。在這種情況下，風(fēng)扇的空氣流量以公制單位的立方米每分鐘 (m3/min) 或英制單位的立方英尺每分鐘 (CFM) 來(lái)衡量。簡(jiǎn)而言之，如果您有一個(gè) 5 英尺 x 5 英尺 x 5 英尺的機(jī)柜和一個(gè)產(chǎn)生 5 CFM 的風(fēng)扇，則風(fēng)扇可能需要 25 分鐘才能使機(jī)柜中的熱空氣通風(fēng)。（實(shí)際上，這并不容易。）

靜壓是外殼中風(fēng)扇可以產(chǎn)生的氣壓量。在這種情況下，靜壓以帕斯卡 (Pa) 或英寸水柱（以H 2 O 為單位）測(cè)量。帕斯卡 (Pa) 是用于量化內(nèi)部壓力、壓力等的壓力的 SI 派生單位。該單位以 Blaise Pascal 命名，定義為每平方米一牛頓。英寸水柱 (inH 2 O) 定義為在規(guī)定條件下 1 英寸高的水柱所施加的壓力。在 4 °C (39.2 °F) 的溫度下，純水的密度最高 (1000 kg/m3)。在該溫度和標(biāo)準(zhǔn)重力加速度下，1 inH 2 O 約為 249.082 帕斯卡。

重要的是要知道，即使指定了氣流和靜壓的最大值，風(fēng)扇也不會(huì)同時(shí)輸出兩個(gè)最大值。

風(fēng)量與風(fēng)扇靜壓的關(guān)系如上圖所示。 如您所見(jiàn)，氣流和靜壓呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)氣流增加時(shí)，靜壓降低；當(dāng)靜壓增加時(shí)，氣流減少。這 3 個(gè)點(diǎn)描述了風(fēng)扇可能執(zhí)行的場(chǎng)景。

要形象化這 3 個(gè)場(chǎng)景，您可能需要想象電子設(shè)備外殼被風(fēng)扇通風(fēng)。 請(qǐng)參閱上圖的 3 個(gè)指定點(diǎn) 1)、2) 和 3)。

在示例 1) 中，我們有一個(gè)一端完全開(kāi)放的外殼。沒(méi)有任何東西阻礙風(fēng)扇的氣流，所有氣流都從另一端排出。此示例創(chuàng)建了一個(gè)場(chǎng)景，其中將出現(xiàn)最大氣流，并且我們的靜壓為零。

在示例 2) 中，我們有一個(gè)封閉的外殼，除了另一端有一個(gè)小排氣孔或空氣出口。排氣孔的尺寸小于進(jìn)氣孔，阻礙了空氣流動(dòng)。外殼內(nèi)不斷積聚的空氣無(wú)法逸出會(huì)增加內(nèi)部的靜壓。這會(huì)產(chǎn)生一種情況，即氣流受到增加的靜壓的限制。氣流將小于其最大值。

在示例 3) 中，外殼是完全關(guān)閉的。在這種情況下，流入外殼的氣流會(huì)導(dǎo)致靜壓升高，因?yàn)榭諝鉄o(wú)處可逃。一旦超過(guò)靜壓規(guī)格，即使風(fēng)扇繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，高靜壓也不會(huì)再讓空氣進(jìn)入，即達(dá)到最大靜壓，風(fēng)量降為零。

在現(xiàn)實(shí)生活中，示例 1) 和 3) 是不現(xiàn)實(shí)的。在為電子設(shè)備外殼通風(fēng)的實(shí)際示例中，大多數(shù)風(fēng)扇的性能接近示例 2)。然而，為了生成圖表，使用了類似的方法（也稱為雙腔法）。

安裝密度

好的，現(xiàn)在我們通過(guò)使用電子設(shè)備外殼為例了解氣流和靜壓，讓我們讓它更真實(shí)。電子設(shè)備外殼包含關(guān)鍵電氣設(shè)備，例如 PLC、電源和用于自動(dòng)化機(jī)器內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)程序。由于它是一個(gè)帶有發(fā)熱元件的外殼，因此需要一個(gè)風(fēng)扇來(lái)降低溫度并保持電子設(shè)備運(yùn)行。外殼內(nèi)的組件數(shù)量決定了“安裝密度”。

組件越少（安裝密度低），空氣通過(guò)的空間就越大。這種情況有點(diǎn)接近上面的示例 1)，其中風(fēng)扇會(huì)產(chǎn)生高氣流。

組件越多（安裝密度高），氣流路徑中的障礙物就越多。此場(chǎng)景類似于上面的示例 2)，這是最常見(jiàn)的。在這種情況下，高靜壓會(huì)使氣流降低到其最大值以下。

阻抗的重要性

如何確定實(shí)際氣流和靜壓要求？答案是阻抗。 阻抗被定義為對(duì)氣流的阻力，它可以是電子元件、墻壁或任何阻礙氣流路徑的東西。實(shí)際氣流和靜壓由阻抗決定。

讓我們看看這是如何完成的。對(duì)于大多數(shù)強(qiáng)制風(fēng)冷應(yīng)用，阻抗是通過(guò)“平方定律”計(jì)算的，這意味著靜壓隨 CFM 變化的平方函數(shù)變化。

P = K r Q n

在哪里：

P = 靜壓
K = 負(fù)載系數(shù)（這里有一些參考信息）
r = 流體密度
Q = 流量
n = 常數(shù)；令n=2；近似湍流系統(tǒng)。

在下圖中，我們顯示了 3 條黃線來(lái)描繪 3 個(gè)不同級(jí)別的阻抗（A、B 和 C）。

綠線表示氣流和靜壓。A 點(diǎn)表示高阻抗，而 C 點(diǎn)表示低阻抗。實(shí)際受阻氣流和靜壓在阻抗曲線（黃色）與性能曲線（綠色）相交處確定。

有時(shí)，可能難以確定系統(tǒng)阻抗。在這種情況下，可以安全地假設(shè)實(shí)際空氣流量約為風(fēng)扇最大空氣流量的一半，因此選擇能夠產(chǎn)生雙倍所需空氣流量的風(fēng)扇。

對(duì)于成功的外殼通風(fēng)設(shè)計(jì)，除了風(fēng)扇選擇外，還應(yīng)考慮其他因素，例如進(jìn)氣/排氣孔尺寸、孔位置和組件放置。在下面的視頻中，我們使用煙霧來(lái)演示氣流如何受到不同外殼設(shè)計(jì)的影響，例如不同的進(jìn)氣孔直徑和隔板的使用。

使用過(guò)濾器、屏幕或護(hù)手板等附件可以提高風(fēng)扇在多塵或潮濕環(huán)境中的可靠性和使用壽命，但它們也會(huì)影響氣流和靜壓特性。

< >散熱風(fēng)扇的種類及其應(yīng)用

審核編輯黃宇