散热风扇概述

组成
扇叶
1.叶片曲率
在一定范围内,叶片曲率越大,相同转速下,气体动能也就越大,即风量与风压越大。同时,叶片所受的阻力也越大,要求电机的扭力更大。
2.叶片倾角
倾角越大,叶片上下表面间压力差越大,相同转速下风压越大。但上表面压力过大,可能产生回流现象,反而降低风扇性能。因此,叶片倾角也应在一定限度内提升。
3.叶片间距
叶片间的距离过小,会导致气流扰动,增加叶片表面的摩擦,降低风扇效率。叶片间的距离过大,则会导致压力损失增大,风压不足。
4.叶片数目
各种规格风扇叶片的截面曲线、倾角等基本相若,每片叶片宽度往往取决于扇叶的高度。为了保证叶片间距不致过大,影响风压,径高比较小(即相对较薄)的风扇多采用增加叶片数目的方法弥补。不论叶片数目是多是少,轴流风扇的叶片数目却往往是35711等奇数,这是由于若采用偶数片形状对称的扇叶,又没有调整好平衡,很容易使系统发生共振,倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳,将会使叶片或心轴发生断裂,因此多设计为关于轴心不对称的奇数片扇叶设计。这一原则普遍应用于包括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。
5.叶端间隙
如何调整扇叶与外框之间所存在的间隙是风扇设计中的一大难题。间隙过小会令此间气流与叶片、外框发生摩擦,增大噪音。增大间隙则会由于反激气流等影响而降低风扇效率。
6.叶片弧度
扇叶除了在截面上具有一定曲率外,在俯视平面内也并非沿着径向笔直延伸,而是向着旋转方向略有弯曲,呈一定弧度。如果叶片沿径向笔直延伸,风扇旋转所带动的气流在出风口一侧将呈散射状,送风距离短,且力量不集中。如现行产品版略带弧度,则可保证吹出气流集中在出风口正前方的柱状空间内,增加送风距离与风压。
7.电机直径
由于电机与轴承的存在,轴流风扇主轴所在的中心部分难免一定无气流通过的盲区,主轴直径便决定着此盲区的大小。主轴直径的大小则主要取决于风扇电机的功率——大功率的电机需要更大的定子绕组线圈,必然占用更多的空间,在无法纵向扩展(增加高度)的情况下,便只好横向扩展(增大面积)。
8.叶片光滑度
这是一项非设计因素影响的指标,基本上取决于生产者的模具成形与后期处理工艺。在设计曲线之外,叶片上的不平整会在旋转中产生紊流,增加摩擦,降低风扇效率,折损风扇性能,增大工作噪音。
散热
1.热对流
指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式,在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的强制热对流散热方式。
2.热传导
热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时,能量的传递就被称为热传导,这是最普遍的一种热传递方式。比如,CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。
3.热辐射
指的是依靠射线辐射传递热量,日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的,在日常的热量传递中,这三种散热方式都是同时发生,共同起作用的。比如普通的CPU风冷散热风扇,CPU散热片与CPU表面直接接触,CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片。直流散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走。而机箱内空气的流动也是通过热对流将CPU散热片周围空气的热量带走,直到机箱外。同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。
测试
使用仪器为DC电源、转速计、风速计、恒温箱、卡尺等。
1.死角
真死角不可以按受,而假死角则可以接受。
真死角,用手按叶片逆转1-2圈,慢慢放开,即FAN在该定点停止转动或不断抖动,关掉DC电源,再次开启电源,FAN仍停止不转,这种现象称为真死角。
假死角,用手按叶片逆转1-2圈,慢慢放开,即FAN在该定点停止转动或不断抖动,关掉DC电源,再次开启电源,FAN仍正常运转,这种现象称为假死角。
2.起动电压
不可超过标称值。
指当风扇突然通电后能够使风扇起动之最小电压值。
3.转速
转速单位RPM,风速单位m/s
当测散热风扇FAN风速、转速时,须以3分钟为准,取其准确值。
4.烧机
环境温度为45℃,时间以30分钟,底部或扇叶上应无溢油现象。
5.平均寿命
含油(Sleeve)约为26000小时。
单滚珠含油(One ball and sleeve)约为40000小时。
双滚珠(Two ball)约为50000小时。

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