强制风冷电子设备。物料。CEA空气阻力

电子设备的强制冷却是常见的做法。您在董事会中拥有强大的元素吗?没问题!放一个更大的散热器,但是风扇功率更大,这是您解决问题的方法。但这不是那么简单。不仅如此,强大的风扇会产生很高的噪音,而且电子设备本身也具有抗气流的能力。“越多越好”的规则在这里不起作用。为什么,将在本文中进行描述。另外,对于从国外进口的最酷的风扇,您需要获得进口许可证。


问题的提法


假设您找到了一个功能强大的DC风扇,其风量约为30ft3 \ min。您的快乐无止境,因为空气流量越大,设备内部的空气流量就越大,从而可以更好地冷却元件。但是,30ft3 \ min-这是如果气流路径中没有空气阻力,我们将获得的气流,这很可能是不现实的。

当然,您在风扇的数据表中看到了这样的曲线(图1)(当然,如果您曾经研究过它们,吹气和吹气)。我将尝试解释其含义。纵坐标以毫米(或更常见为英寸)为单位显示水压头(英文文献中为水压头),横坐标以立方英尺/分钟为单位显示流量。如果用掌心和风扇合上,则可以获得最大压力值。在这种情况下,将没有气流,所有的能量都将产生压力。如果气流没有障碍,那么我们将开发出最大的体积流量,这很好。

图片
图。 1.典型风扇性能曲线PMD1204PQB1-A。(2)

实际情况通常是系统具有有限的空气阻力,您需要在曲线上选择一个点以获得体积流量的实际值。系统中的依存关系具有二次形式。

图片

R是系统的总空气阻力。G-空气体积流量。阻力通常包括由于气流与印刷电路板,外壳,进口孔和出口孔,外壳中各种延伸和收缩的相互作用而引起的损耗。对于专业文献中的所有这些元素,都有用于计算电阻的近似公式。

图片
图。2.风扇性能曲线和系统电阻。

开启粉丝的方式


通常,使用几个风扇来冷却系统。您打算以并行或串行方式交付它们的方式有所不同。并行-这是当您并排放置两个风扇时,并且串联-这是两个风扇一个接一个地放置。串联安装会增加静压,并且更适合于具有较高内部电阻的系统(例如,当您将元件安装得非常紧且通风孔不令人印象深刻时)(图3),而是并联安装(图4),相反,低气流阻力的系统,用于增加质量流量。

图片
图。 3.依次打开风扇

图片
。 4.并行打开风扇

该图(图4)显示,在并行安装时,我们增加了风量,为了获得最终结果,我们只需要将第二个风扇的风量添加到第一个风扇的风量中,然后重新构建图形即可。顺序包含的情况相同,但是在这里我们加了压力。我要指出,最好使用两个相同的风扇(尤其是串联连接的情况)。否则,您可能会遇到不愉快的现象,例如,您的空气会朝相反的方向流动。我注意到,使用额外的风扇不会导致N倍冷却系统性能下降。

如何描述电子设备的空气阻力


要表征设备对气流的响应,可以将其与电路进行类比(此处使用类比方法)。空气电阻是电阻。气流是电流。电压降-压力损失。仍然存在电容和电感,但是在这种情况下我们不需要它们。因此,为了描述该系统,有必要突出显示对气流有重大影响的各个部分,并记下每种空气阻力的表示形式。它们很简单。然后,记录一串气流阻力,搜索总阻力,最后建立设备的特性曲线。我们将基于一个示例进行此操作。但首先,我将向您介绍设备可以分解为的基本组件,并为他们记录空气阻力。

下图显示了穿孔墙的表情。或者只是为了洞。您可以描述进气口通风壁。

图。 5.穿孔壁及其表情。

通常,设备具有不同容积的隔室。因此,是的,它们也具有空气阻力。

图。 6.扩大音量。

拖鞋。

图。 7.转。

两个表面之间的相互作用,无论是PP还是身体表面。

图。 8.摩擦

问题出现了,但是我们如何用其上的元素描述PP的空气阻力?真的有必要详细描述董事会并将其细分为子元素吗?不,不需要。在我们的案例中,聪明的人做了很多实验,计算和模拟。原则上,就气流而言,所有板都可以简化为一种或另一种典型情况。对于它们中的每一个,都有一个或多或少准确的计算经验公式。下表显示了机箱内部PCB的各种配置和位置的这些公式。我们需要情况(a)-一个PP。
图片

计算例


例如,我们为下一种情况写了带有PP的空气阻力。
图片
图。 9.进行计算的设备示例。

在这种情况下,存在以下空气阻力:进气口穿孔,风扇出口处的膨胀,PCB电阻,PCB与上壳体盖之间的电阻,输出穿孔电阻。所有这些电阻都是顺序写入的,没有什么复杂的。该计算在随附的MathCAD文件中给出,因此任何需要它的人都可以查看并利用其发展。您需要使用元素,孔眼的几何尺寸。此外,此文件还提供了对安装在CPU1和CPU2上的散热器的空气阻力的计算。在这里,我不给出他们的计算。所有计算均来自Gordon N. Elison电子的热量计算
我会给出结果。图表(图9)以红色显示了空气阻力,并串联了一个附加风扇,在图10中则以并联显示。

图片
图。9.计算结果顺序地连接风扇

图片
图。10.并联风扇的计算结果


该系统的空气阻力较低,因此,风扇的并联连接将产生更大的效果。现在,了解了系统的参数后,就可以开始计算电子设备的热状态。如何做到这一点使用工程近似描述这里,以及确认结果这里在Autodesk CFD建模使用。

本文是使用Gordon N. Elison电子热计算书撰写的。

链接到MathCAD文件进行计算。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN387551/


All Articles