Вентилятор і радіатор - смоктати чи дути?

Це питання охоплювало його для приміщень. Однак, з точки зору вентилятора, прикріпленого до радіатора, чи не має значення, чи пропускається повітря через плавники, або всмоктується через плавники. Іншими словами, чи досить відрізняється модель руху повітряного потоку?

Це така широка тема, вона насправді не одна, на яку можна відповісти простою, а краще за іншу.

Стоячи поодинці, сторона вентилятора створює більш концентровану, швидше рухається та більш бурхливу "річку" повітря в порівнянні з стороною впуску, куди повітря надходить майже рівномірно з усіх боків. Ви можете перевірити це досить легко за допомогою будь-якого вентилятора. Покладіть руку перед стороною удару, і ви відчуєте ефект повітряного потоку та охолодження. Покладіть руку позаду, і ефект набагато важче виявити.

Турбулентність також значно підвищує ефективність передачі тепла. Турбулентність насправді твій друг.

Тож тільки з цих точок зору сторона удару виявляється кращою стороною охолодження.

Однак справа не лише у вентиляторі.

Геометрія обраного радіатора також сильно впливає на продуктивність вентилятора. Поворотний вентилятор, що ляпає поверх вашого типового радіатора з лінійним ребром, насправді буде досить неефективним. Насправді область безпосередньо під центром вентилятора практично не отримає руху повітря. Звичайно, це прикро, оскільки там зазвичай знаходиться те, що ви намагаєтесь охолодити.

Далі, якщо плавники досить глибокі, повітряний потік погано розподіляється в цілому. Занадто неглибокий, і результативний тиск може насправді "зупинити" вентилятор. За таких обставин установка вентилятора в напрямку «всмоктування» може фактично покращити ситуацію, оскільки повітря буде входити в сторони тепловідводу більш лінійно, щоб заповнити порожнечу тиску повітря, створюваного вентилятором.

Можливо, нагрівач, показаний вище, може бути ефективнішим із довшими плавниками та вентилятором, встановленими на одному кінці.

У кращих конструкціях використовуються радіальні радіатори, як описано нижче. Як бачите, стиль тут радіально симетричний повітряному потоку по всій окружності вентилятора і, отже, забезпечує більш рівномірний тепловіддачу навколо центрального сердечника.

Однак навіть при такому стилі саме серцевина все ще погано провітрюється. Як такий, його зазвичай виготовляють як міцне серцевина з високою теплопровідністю, яка виконує роль теплової труби. Вже тоді, дивлячись на зображення нижче, площа навколо серцевини в квадратній секції, яка торкається мікросхеми, насправді є повітряною порожнечею, яка є досить неефективною. Краща конструкція мала б ту ділянку, заповнену металом, у округлу конічну структуру. Однак це, звичайно, неможливо було б видавити.

Якщо фактичні матеріали та поверхневі препарати також мають величезну різницю в дизайні радіатора. Високо теплопровідні матеріали, очевидно, найкращі, але поверхня також повинна бути достатньо гладкою, щоб не дозволяли утворюватися кишеньки повітря або захоплюватися частинками пилу, але також не настільки гладкими, щоб повітря надто легко проходив по ньому.

Можна, звичайно, витратити роки, домагаючись цієї маленької формули досконалої, але загалом ви не хочете, щоб високий польський хромований радіатор. Алюмінієвий пісок з алюмінієвим покриттям або пісок з золотим покриттям, якщо ви можете собі це дозволити, працював би набагато краще.

Ще одне серйозне питання - забруднення.

Пил і бруд потраплять у ваш вентилятор і ваш радіатор. З часом це нарощує і сильно погіршує продуктивність роботи підрозділу. Тому доцільно розробити вентилятор та радіатор, щоб вони були такими самими, як ви можете.

Тут зазвичай виграє вентилятор вентилятора. З контрольованим потоком повітря, і якщо повітря, що надходить в атмосферу, може бути чистим, воно, як правило, видуває пил з радіатора. Що підводить мене до наступного моменту.

Подача повітря та видалення повітря

Ви можете витратити тисячі доларів на розробку ідеального розташування вентилятора і радіатора, і все це буде ні за що, якщо ви не будете мати справу з рештою повітря навколо вашої системи охолодження, особливо в тісному корпусі.

Тепло не тільки повинне виводитися з вашого пристрою на повітря, але і гаряче повітря потім потрібно видаляти з близькості. Якщо цього не зробити, це просто рециркулює гаряче повітря, а на пристрої, який ви намагаєтеся захистити, все ще буде виникати тепловий збій.

Отож ваш кабінет потрібно провітрити, а також слід включити шафи вентиляторів, щоб витягнути прохолодне повітря із зовнішнього корпусу. Ці вентилятори завжди повинні включати знімні сітчасті або пінофільтри, щоб контролювати кількість пилу, що всмоктується в пристрій. Випускні панелі відкритого типу гриля є прийнятними, однак для найкращої роботи слід підтримувати позитивний тиск всередині шафи, щоб підтримувати повітряний потік у напрямку назовні, щоб знову обмежити потрапляння забруднень.

Спеціальні справи

Де б установка не була встановлена ​​в екстремальних умовах, необхідно вжити спеціальних заходів. Середовища з високим рівнем пилу, наприклад, підлогові фрези тощо, або високі температури навколишнього середовища потребуватимуть повітропроводу безпосередньо до шасі, або герметичного блоку та двоступеневої, можливо, рідкої, системи охолодження.

Критичні випадки

Якщо у вашій системі є щось критичне, тоді доцільно включити термічне зондування і, можливо, активне управління вентилятором, як частину системи радіатора. Такі системи повинні включати особливості переходу в безпечний стан та попереджати користувача про очищення фільтрів або іншим чином зменшити навколишнє тепло навколо системи, коли це необхідно для запобігання критичних збоїв.

Ще один пункт

Ви можете витратити півроку гроші на розробку, отримуючи найкращу в світі конструкцію радіатора з дорогими вентиляторами та досконалою системою розподілу повітря, і все це заблоковано, а потім випалюють пристрої за нестачею 2-х копійок теплової суміші.

Отримання тепла від пристрою, який ви намагаєтесь захистити від радіатора, часто може бути найслабшим місцем у системі. Компоненти, які не встановлені належним чином на радіатор з відповідним тепловим матеріалом, вбивають більше одиниць, ніж решта проблем разом.

Ваш виробничий процес та процедури повинні бути розроблені, щоб надати цим аспектам першочерговий пріоритет.

Наприклад, якщо ви скажете, що ви використовуєте три або чотири транзистори стилю TO220, встановлені на одному радіаторі, доцільно механічно встановити їх на цей радіатор, і, якщо це доречно, нагрівач до плати, ДО ПЕРЕД проходження процес пайки. Це забезпечує теплове з'єднання має пріоритетне значення.

Термопровідні пасти, креми, гелі та електроізольовані теплові прокладки завжди повинні бути включені між пристроєм та радіатором, щоб заповнити будь-які зазори повітря, спричинені нерівномірністю, або пошкодженнями пристрою чи поверхні радіатора.

І тримайте його в чистоті. Забруднення розміром або зерно солі, або навіть бродяче волосся можуть спричинити термічну несправність.

Схема тиску буде відрізнятися.

Під час продування тиск на поверхню радіатора (паралельно лопатям) буде вище, що означає більш високу теплопровідність на поверхні.

При всмоктуванні через плавники тиск на поверхню плавників, ортогональний потоку повітря, буде вище.

Тому я думаю, що правильний напрямок повітряного потоку залежить від співвідношення розмірів радіатора і зважування їх за допомогою термічного розповсюдження. Емпірично можна сказати, що коли його обширність значно більша за глибину, безумовно, прорив краще.

Доповнення після коментаря andresgongora ...

Розгляньте тиск повітря як напругу та швидкість повітря як струм, перешкоди, ортогональні для течії як опір, в результаті чого конвекція тепла як потужність. Або подумайте, тиск, який маса взаємодіє з теплом за одиницю часу, який оновлюється швидкістю потоку повітря.

Таким чином, схема тиску не дасть точної картини того, що там відбувається, повна схема конвекції буде складною, але вона дає гарне уявлення про кращий напрямок повітряного потоку.

$PV = kT$$P$$V$$k$$T$

$V$$\frac{dV}{dt} = 0$$\frac{dk}{dt} = 0$

Іншими словами, якщо підвищити тиск з часом, температура підніметься, і навпаки. Щоб допомогти вам зрозуміти цей принцип, розгляньте ці два приклади:

1. коли ви накачуєте шини на своєму велосипеді за допомогою ручного насоса, кінець насоса, що знаходиться найближче до виходу, стає досить теплим. Цей ефект нагріву змінюється терміном P.dV / dt, який не дорівнює нулю.

2. якщо у вашому будинку є кубічна кімната з вікнами та дверима на всіх чотирьох вертикальних стінах, і у вас гарячий вітер, що йде з півночі, ви можете охолодити приміщення, відкривши вікно / двері на північній стіні, скажімо, 50 до 100 мм, і відкривання вікон / дверей на інших стінах, скажімо, від 200 до 500 мм. Це знизить тиск всередині приміщення і знизить температуру.

Тепер до питання турбулентності.

Найбільша кількість тепловіддачі від радіатора (або інших гарячих компонентів) відбувається при ламінарному потоці рідини. Коли повітряний потік збільшується, з часом ви можете досягти точки, коли повітряний потік стає бурхливим. Наслідки турбулентності:

• зменшується ефективна площа вентилятора - запитайте будь-якого пілота літака про вплив на рух при збільшенні швидкості опори поза червоною лінією RPM
• зростає шум = втрачається енергія
• вихри утворюються, осідаючи повітря, що переноситься повітрям, у місцях нижчої швидкості
• ККД вентилятора падає і його температура може підвищуватися
• кавітація виникає, викликаючи області нульового потоку повітря, а отже, і
  бурхливе підвищення температури.

Отже, турбулентність, безумовно, НЕ твій друг .

Ви можете спробувати зменшити швидкість вентилятора, щоб зменшити турбулентність; якщо вентилятор був добре розроблений, кути лопатей вентилятора будуть суцільними кривими, щоб враховувати збільшення швидкості повітря, коли повітря проходить через лопаті. Отже, уповільнення вентилятора означає, що кривина лопатей більше не є правильною для ламінарного потоку. Цей ефект долається на літальних апаратах і великих корабельних пропелерах, змінюючи «крок» лопатей, включаючи реверсивний крок. Зазвичай розмір вентиляторів охолодження, використовуваних в електрообладнанні, неможливо.

Погони шанувальників

Якщо є безперебійний безперервний шлях повітря від нижньої сторони (високого тиску чи випускного отвору) до верхньої (низький тиск або впускний), повітря більш високого тиску просто переміщається по найкоротшому шляху назад до входу і низхідний потік зменшується. Ви це бачите весь час - літальні ракети, морські паливні конструкції (див. Останню конструкцію двигунів іспанських військових кораблів, що постачаються в Австралію), дешеві вентилятори для охолодження будинку. Щоб подолати цю втрату і тим самим підвищити ефективність вентилятора, кращі конструкції мають щільно прилягаючі планки навколо кінчиків лопаток вентилятора. Доктор наук Френка Віттла включив використання захищених вентиляторів у своєму реактивному двигуні - набагато ефективніше, ніж відкриті паливні апарати, і хороший для швидкого підвищення температури для збільшення швидкості вихлопних газів.

За допомогою руки виявити охолодження

Охолодження, яке ви відчуваєте, коли вентилятор знаходиться нижче за течією, в основному впливає на випаровування рідини, що мешкає на вашій шкірі - втрата 540 кал / грам через випаровування, безумовно, буде «прохолодною». Але вплив на електронні / електричні компоненти, які не мають води на шкурі, - це пшениця. Отже, використання вашої руки для виявлення падіння температури - неправильна модель.

РЕЗЮМЕ:

Всмоктування краще, ніж продування для зниження температури. Ламінарний потік - це найефективніший засіб подачі та відведення тепла. Покриття лопатей вентилятора підвищує ефективність та ефективність вентилятора.

Я думаю, що це залежить від дизайну. Основні фактори:

• подавати більш холодне повітря і виводити більш гаряче повітря в призначений напрямок. Якщо ви висмоктуєте тепловідвід, приплив повітря в радіатор може розташовуватися поблизу інших нагрівальних елементів, і, таким чином, джерело повітря може не потребувати низької температури, або, температура припливу може змінюватися в процесі роботи, що негативно змінює ефективність системи охолодження;
• пил потрапляє в невеликі отвори радіатора. Якщо ви вдуваєтесь, як сказали багато коментаторів, у вас є одна точка входу повітря, і вона може бути покрита фільтром, або повітря просто може бути подане з місця чистішого проектування. Якщо ви висмоктуєте, джерело повітря, швидше за все, розташоване дуже близько до поверхні друкованої плати та інших компонентів, висмоктуючи накопичені від них удари.
• Є ще один спосіб розробити систему охолодження. Якщо ви відкриєте сучасний ноутбук або комп’ютер високого класу, ви можете виявити, що в ньому є вода або інше рідке охолодження, і вентилятор, можливо, не знадобиться розташовувати біля мікросхеми; його можна розмістити в будь-якому місці, дизайнер вважає зручним для обслуговування та найчистішим.

Таким чином я голосую за приплив, але знову ж таки, все залежить від конструкції пристрою.

Я працюю в технологічній компанії Optical Networking (Telecom) і завжди займаюся охолодженням та ЕМС. Відмінні коментарі до основного дизайнерського рішення для обладнання на базі картки / полиці - поставити вентилятори на впускний або витяжний вентилятор.

Мені сказали деякі постачальники електронних модулів, які ми використовували, що тягнути повітря ВТРАТИ 10-15% ефективність охолодження. Ще два моїх спостереження - це
1) (великі) Вентилятори в INTAKE, на жаль, НАДІГНІТЬ повітря за рахунок тертя та тепловіддачі вентилятора
2), намагаючись додати канали / дефлектори в нашу схему, щоб зосередити повітряний потік НЕПРАВНО, якщо ти СКАЧАЄТЬСЯ повітря через PCBA.

Він просто блокує рух повітря, як і занадто тонкі функції - повітря просто для радіатора! Я вважаю, що основна відмінність полягає в тому, що ПУЛЯННЕ повітря спричиняє рух лише різницею тиску (менше турбулентності) біт ТОЧКА повітря використовує активну турбулентність і різницю тиску.

Коли питання скорочується до [загального] радіатора та [загального осьового леза] вентилятора, воно заслуговує на коротший відповідь. І відповідь, як зазвичай і, на жаль, "це залежить".

(1) Коли вентилятор кріпиться на верхній частині радіатора в напрямку «всмоктування», повітря потрапляє в плавники (або штифти) в ламінарній речовині (принаймні щодо більших вихрових лусочок, ніж відстань плавника / штифта). Таким чином, прикордонний шар навколо поверхонь теплопередач є товстим, а тепловіддача досить погана. Більше того, в односторонній конструкції мийки з типовим вентилятором буде "мертва зона" в центрі з поганим потоком повітря, саме в тому місці, де під раковиною виробляється тепло.

(2) Коли вентилятор нагнітає на лопатки радіатора, вихідний потік повітря є турбулентним, а тепловий прикордонний шар навколо металевих поверхонь тонкий, тому повітряний потік проникає глибше в структуру плавника і близько до металевих поверхонь, забезпечуючи хорошу тепловіддачу. А найвища [турбулентна] швидкість повітря - навколо центру мийки, де теплова «напруга» найвища.

Отже, схоже, що випадок (2) має явну перевагу перед випадком (1). На жаль, є ще один фактор - це продуктивність вентилятора в різних навколишніх умовах. На відміну від повітродувок, які створюють більш високий тиск відносно навколишнього простору (і використовуються в конструкціях теплових труб всередині ноутбуків), осьові вентилятори забезпечують кращі показники повітряного потоку при висмоктуванні повітря із більш щільного простору в навколишнє середовище, тому корпус (1) має певні переваги тут .

З іншого боку, коли осьовий вентилятор стикається з високим аеродинамічним опором, як при вдуванні, він може "короткозамикатися" і забезпечувати лише невеликий і без жодного потоку повітря. Таким чином, використання осьового вентилятора має певну перевагу в слабкому тепловому корпусі (1), тоді як продуктивність цього ж вентилятора знижується, запускаючи його в область, що знаходиться під тиском (але більш теплоефективна).

Отже, випадок (1) має низьку тепловіддачу, але кращі показники вентилятора, а випадок (2) - кращу тепловіддачу, але менші показники вентилятора. Чистий результат - "це залежить", який включає кілька факторів, як товщина плавника та відстань. І це залежить від вентиляторної конструкції. Існують три типи осьових вентиляторів - трубно-осьовий, лопатково-осьовий та гвинтові, які можуть мати лопаті, оптимізовані для роботи в тому чи іншому напрямку. Трубчасто-осьові вентилятори також мають хорошу продуктивність під тиском і використовуються на лезових серверах. Тож результати можуть відрізнятися.

Очевидно, що найкращого результату можна досягти за допомогою конструкції з двома вентиляторами, як ця, де один вентилятор дме, а інший висмоктує повітря.

Якщо вентилятор і радіатор закриті всередині повітропроводу, ви отримаєте однаковий потік повітря з обох сторін вентилятора, тому положення радіатора не має великого значення. Для установки "вентилятор поверх радіатора", ударний набір, безумовно, забезпечує краще охолодження.

Всмоктування чи удар не є простою відповіддю - це зводить до (не призначено каламбуру) температури повітря, що протікає через радіатор, швидкості потоку та забруднення, які можуть накопичуватися. Тож проста відповідь - найхолодніше повітря, найкращий повітряний потік і найменше забруднене - лише справді відповідає за дослідження та експерименти.

У більшості випадків вентилятор в режимі всмоктування набагато краще, ніж у режимі здуву.

Якщо вентилятор буде розміщений у режимі обдуву, сила вітру буде заблокована та розповсюджена радіатором, тож тепло розсіюватиметься навколо радіатора, і в результаті те саме джерело повітряного потоку буде всмоктуватися вентилятором, і тепло буде перероблено.

У режимі відсмоктування тепло відводиться в більш концентрованій лінії, таким чином значно менше тепла буде перероблено.

Винятком буде те, що вентилятор достатньо сильний для видування тепла досить далеко від радіатора, щоб повітряний потік не перероблявся. Тоді удар може бути краще спричинити його більш концентрований, таким чином, повітря швидше тече (однакова кількість повітряного потоку, але швидше), і через це вітер стане прохолоднішим =)