팬과 방열판-빨거나 날려?

이 질문 은 인클로저에 적용되었습니다. 그러나 방열판에 부착 된 팬의 관점에서 공기가 핀을 통과하거나 핀을 통해 흡입되는지 여부는 중요합니다. 다시 말해, 기류 패턴이 중요 할만큼 충분히 다른가?

이것은 당신이 간단한 답변으로 대답 할 수있는 것이 아닌 넓은 주제입니다. 다른 답변보다 낫습니다.

혼자 서서, 팬의 블로우 사이드는 공기가 거의 모든 방향에서 거의 동일하게 흡입되는 흡입 측에 비해 더 집중적이고, 빠르게 움직이고, 더 격렬한 공기의 "강"을 생성합니다. 거의 모든 팬으로 쉽게 테스트 할 수 있습니다. 블로우 쪽 앞에 손을 대면 공기 흐름 및 냉각 효과를 느낄 수 있습니다. 손을 뒤로두면 효과를 감지하기가 훨씬 어렵습니다.

난기류는 또한 열 전달 효율을 크게 향상시킵니다. 난기류는 사실 당신의 친구입니다.

따라서 이러한 관점에서만 블로 측면이 더 나은 냉각 측면으로 나타납니다.

그러나 그것은 팬에 관한 것이 아닙니다.

선택된 방열판의 구조는 팬의 성능에도 큰 영향을 미칩니다. 일반적인 선형 핀 방열판 상단에있는 회전 팬은 실제로 매우 비효율적입니다. 실제로 팬 중앙 바로 아래의 영역은 공기 이동이 거의 없습니다. 이것은 일반적으로 냉각하려고하는 것이있는 곳이기 때문에 불행한 일입니다.

또한, 핀이 상당히 깊지 않으면 공기 흐름이 일반적으로 잘못 분배됩니다. 너무 얕고 결과적인 배압은 실제로 팬을 "중지"시킬 수 있습니다. 이러한 상황에서 팬을 "흡입"방향으로 설치하면 팬이 생성 한 공기 압력의 공극을 채우기 위해 공기가 방열판 측면에 더 선형으로 들어가기 때문에 실제로 상황을 개선 할 수 있습니다 .

위의 방열판은 핀이 길고 한쪽 끝에 팬이 장착되어 있으면 더 효율적일 수 있습니다.

더 나은 설계는 아래의 것과 같은 방사형 방열판을 사용합니다. 보시다시피, 여기의 스타일은 팬의 전체 둘레에서 공기 흐름에 방사형으로 대칭이므로 중앙 코어 주위에 더 균일 한 열 전달을 제공합니다.

그러나이 스타일에서도 코어 자체는 여전히 통풍이 잘되지 않습니다. 따라서 일반적으로 히트 파이프 역할을하는 견고한 고열 전도 코어로 제조됩니다. 그럼에도 불구하고 아래 이미지를 보면 칩과 닿는 정사각형 섹션의 코어 주변 영역은 실제로 비효율적입니다. 더 나은 디자인은 둥근 원추형 구조로 금속으로 채워진 영역을 갖습니다. 그러나 물론 압출이 불가능합니다.

사실 재료 및 표면 준비도 방열판 설계에 큰 차이를 만듭니다. 열전도율이 높은 재료가 가장 적합하지만 표면은 공기 주머니가 형성되거나 먼지 입자를 잡을 수 없을 정도로 매끄러 워야하지만 공기가 너무 쉽게지나 가지 않습니다.

물론 그 작은 공식을 완벽하게 얻는 데 몇 년을 소비 할 수는 있지만 일반적으로 높은 광택의 크롬 방열판을 원하지 않습니다. 샌드 블라스트 처리 된 알루미늄 또는 금으로 코팅 된 샌드 블라스트 처리 된 구리는 감당할 수 있다면 훨씬 더 효과적입니다.

또 다른 심각한 문제는 오염입니다.

팬과 방열판에 먼지가 쌓일 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이것은 장치의 성능을 향상시키고 심각하게 저하시킵니다. 따라서 팬과 방열판 배열을 가능한 한 자주 세척하도록 설계하는 것이 좋습니다.

송풍기 팬이 일반적으로이기는 곳입니다. 공기 흐름을 제어하고 들어오는 공기를 깨끗하게 유지할 수 있으면 방열판에서 먼지가 날리는 경향이 있습니다. 다음 단계로 넘어갑니다.

에어 소싱 및 제거

팬과 방열판의 완벽한 배열을 개발하는 데 수천 달러를 소비 할 수 있으며, 특히 밀폐 된 인클로저에서 냉각 시스템 주변의 나머지 공기를 처리하지 않으면 모든 비용을 절감 할 수 있습니다.

장치에서 공기로 열을 제거해야 할뿐만 아니라 뜨거운 공기를 주변에서 제거해야합니다. 그렇지 않으면 뜨거운 공기가 재순환되고 보호하려는 장치에서 여전히 열 고장이 발생합니다.

따라서 캐비닛을 환기시켜야하며 인클로저 외부에서 시원한 공기를 흡입하기 위해 캐비닛 팬도 포함해야합니다. 이 팬에는 항상 제거 가능한 메시 및 / 또는 폼 필터가 포함되어있어 장치로 흡입되는 주변 먼지의 양을 제어합니다. 개방형 그릴 타입 배기 패널은 허용되지만, 최상의 작동을 위해서는 캐비닛 내부에 양압이 유지되어 공기 유입이 오염 방향을 다시 제한하도록 외부 방향으로 유지되어야합니다.

특수한 상황들

극한의 환경에서 장치를 설치하는 경우에는 특별한 조치를 취해야합니다. 바닥 분쇄기 등과 같은 먼지가 많은 환경 또는 주변 온도가 높은 환경에서는 덕트로 직접 덕트에 공기가 유입되거나 밀폐 된 장치와 2 단계 액체 냉각 시스템이 필요합니다.

중요한 경우

시스템이 중요한 것을 제어하는 ​​경우 방열판 시스템의 일부로 열 감지 및 활성 팬 제어를 포함하는 것이 좋습니다. 이러한 시스템에는 안전 상태로 들어가고 사용자가 필터를 청소하거나 중대한 고장을 방지하기 위해 필요한 경우 시스템 주변의 주변 열을 줄 이도록 경고하는 기능이 포함되어야합니다.

하나 더 포인트

고가의 팬과 완벽한 공기 분배 시스템을 통해 세계에서 가장 우수한 방열판 디자인을 얻는 데 반년의 개발 비용을 투자 할 수 있습니다.

방열판으로 보호하려는 장치에서 열을 얻는 것이 종종 시스템에서 가장 약한 지점 일 수 있습니다. 적절한 열 접착 재료로 방열판에 올바르게 장착되지 않은 구성 요소는 나머지 문제를 결합한 것보다 더 많은 장치를 제거합니다.

이러한 측면을 최우선으로 고려하여 제조 프로세스 및 절차를 개발해야합니다.

예를 들어, 경우, 기계적으로 그 방열판에 장착하는 신중한 당신이 서너 TO220 스타일의 트랜지스터가 하나의 방열판에 장착 사용하는 말과 적절한 경우, 보드에 방열판, BEFORE 를 통과 납땜 과정. 이렇게하면 열 연결이 우선합니다.

열전 도성 페이스트, 크림, 젤 또는 전기적으로 절연 된 열 패드는 장치와 방열판 사이에 항상 포함되어 편평하지 않거나 장치 또는 방열판 표면의 충돌로 인한 공기 틈을 메워야합니다.

그리고 깨끗하게 유지하십시오. 크기 나 소금 알갱이 또는 길잃은 머리카락을 오염 시키면 열 고장이 발생할 수 있습니다.

압력 패턴이 다릅니다.

부을 때 히트 싱크 표면 (병렬과 블레이드)의 압력이 높아져 표면의 열전도율이 높아집니다.

핀을 통해 흡입하면 공기 플럭스에 직교하는 핀 표면의 압력이 높아집니다.

따라서 올바른 기류 방향은 방열판의 치수 비율 및 열 확산 패턴으로 가중치를 부여하는 것에 달려 있다고 생각합니다. 경험적으로, 그것의 충분 함이 그것의 깊이보다 훨씬 클 때, 확실히 날아가는 것이 더 좋다고 말할 수 있습니다.

andresgongora 님의 댓글 후 추가 ...

기압을 전류와 같은 전압과 풍속으로 생각하고, 저항과 직교하는 장애물, 즉 열과 같은 열의 대류를 생각하십시오. 또는 질량이 단위 시간당 열과 상호 작용하는 압력을 생각하면 공기 흐름 속도로 상쾌합니다.

따라서 압력 패턴은 발생하는 상황에 대한 정확한 그림을 제공하지 않으며 완전한 대류 패턴은 복잡하지만 더 나은 공기 흐름 방향에 대한 좋은 아이디어를 제공합니다.

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

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

다시 말해, 시간이 지남에 따라 압력을 높이면 온도가 상승하고 그 반대도 마찬가지입니다. 이 원칙을 이해하는 데 도움이되도록 다음 두 가지 예를 고려하십시오.

1. 핸드 펌프를 사용하여 푸시 바이크의 타이어를 펌핑하면 배출구에 가장 가까운 펌프 끝이 매우 따뜻해집니다. 이 가열 효과는 0이 아닌 P.dV / dt 항에 의해 변경됩니다.

2. 집에 4 개의 수직 벽에 모두 창문과 문이있는 입방체 공간이 있고 북쪽에서 더운 바람이 나는 경우 북쪽 벽의 창 / 문을 50 ~ 100으로 열어 방을 식힐 수 있습니다. 다른 벽의 창문 / 문을 200 ~ 500mm 정도여십시오. 실내의 압력이 낮아지고 온도가 낮아집니다.

이제 난기류 문제입니다.

방열판 (또는 다른 뜨거운 구성품)으로부터의 가장 많은 양의 열 전달은 층류 흐름에서 발생합니다. 공기 흐름이 증가하면 결국 공기 흐름이 난류가되는 지점에 도달 할 수 있습니다. 난기류의 영향은 다음과 같습니다.

• 팬의 유효 영역이 감소합니다. RPM 빨간색 선을 넘어서서 프롭 속도를 증가시킬 때 추진에 미치는 영향에 대해 프롭 평면 조종사에게 문의하십시오.
• 소음 증가 = 에너지 손실
• 소용돌이가 형성되어 저속 지역에 공기 중 잔해물이 퇴적 됨
• 팬의 효율이 떨어지고 온도가 상승 할 수 있습니다
• 캐비테이션 (cavitation)이 발생하여 기류가없는 영역이
  생겨 온도가 급상승합니다.

따라서 난기류는 친구 가 아닙니다 .

난기류를 줄이기 위해 팬 속도를 줄이려고 할 수 있습니다. 팬이 잘 설계된 경우, 팬 블레이드의 각도는 공기가 블레이드 위로 지나갈 때 공기 속도의 증가를 고려하여 연속 곡선이됩니다. 따라서 팬 속도를 늦추면 블레이드의 곡률이 더 이상 층류에 적합하지 않습니다. 이 효과는 반전 피치를 포함하여 블레이드의 '피치'를 변경하여 항공기 및 대형 선박 추진기에서 극복됩니다. 일반적으로 전기 장비에 사용되는 냉각 팬 크기에서는 불가능합니다.

팬 덮개

아래쪽 (고압 또는 배출구)에서 위쪽 (저압 또는 흡입구)까지 방해받지 않고 연속적인 공기 경로가있는 경우 고압 공기는 가장 짧은 경로를 통해 입구로 다시 이동합니다. 다운 스트림 흐름이 줄어 듭니다. 항공기 추진기, 해양 추진기 (호주에 공급되는 스페인 군함의 최신 추진 설계 참조), 저렴한 가정용 냉각 팬을 항상 볼 수 있습니다. 이러한 손실을 극복하고 팬의 효율성을 높이기 위해 더 나은 설계는 팬 블레이드의 끝 부분에 밀착 된 덮개를 갖습니다. Frank Whittle의 PhD는 제트 엔진에 슈라우드 팬을 사용하는 것을 포함했습니다. 개방형 추진기보다 훨씬 효율적이며 배기 가스 속도를 높이기 위해 빠른 온도 상승에 좋습니다.

손을 사용하여 냉각 감지

팬의 하류에있을 때 느끼는 냉각은 대부분 피부에 상주하는 유체 물의 기화의 영향입니다. 기화를 통한 540 cal / g의 손실은 확실히 '차가운 느낌'입니다. 그러나 피부에 물이없는 전자 / 전기 부품에 미치는 영향은 미미합니다. 따라서 손을 사용하여 온도 강하를 감지하는 것은 잘못된 모델입니다.

요약하자면:

온도를 낮추기 위해 흡입하는 것이 흡입하는 것보다 낫습니다. 층류는 열을 전달하고 전도하는 가장 효율적인 수단입니다. 팬 블레이드 덮개는 팬의 효율성과 효율성을 높입니다.

디자인에 따라 다르다고 생각합니다. 주요 요인은 다음과 같습니다.

• 더 차가운 공기를 공급하고 더운 공기를 의도 한 방향으로 배출합니다. 방열판을 빨아 들인 경우 방열판의 공기 유입이 다른 발열체 근처에있을 수 있으므로 공기 공급원이 저온에 필요하지 않거나 작동에 따라 유입 온도가 변경되어 냉각 시스템의 효율이 저하 될 수 있습니다.
• 방열판의 작은 구멍에 먼지가 들어가는 경우. 많은 주석가들이 말한 것처럼, 당신이 날아 가면, 당신은 단일 지점의 공기 입구가 있고 필터로 덮일 수 있거나 단순히 공기가 의도적으로 깨끗한 위치에서 공급 될 수 있습니다. 흡입하면 공기 공급원이 PCB 표면 및 기타 구성 요소에 매우 가깝게 위치하여 축적 된 거리가 빨라집니다.
• 냉각 시스템을 설계하는 또 다른 방법이 있습니다. 최신 노트북 또는 고급 PC를 열면 물 또는 기타 액체 냉각 장치가있을 수 있으며 팬이 칩 근처에 있지 않아도됩니다. 디자이너가 편리하게 서비스 할 수 있고 가장 깨끗하다고 ​​생각하는 모든 위치에 배치 할 수 있습니다.

따라서 유입에 투표하지만 다시 한 번 장치 설계에 따라 다릅니다.

저는 Telecom (광학 네트워킹) 기술 회사에서 근무하며 항상 냉각 및 EMC를 다루고 있습니다. 카드 / 선반 기반 장비 질문에 대한 기본 설계 결정에 대한 탁월한 설명-팬을 공기 필터 흡입구 또는 배출구에 배치합니다.

필자는 우리가 사용한 일부 전자 모듈 공급 업체에 의해 냉각 효율을 10-15 % 떨어 뜨린다 고 들었습니다. 내가 가지고있는 다른 두 가지 관찰은
1) (큰) INTAKE의 팬이 불행히도 마찰과 팬 모터 열 분산으로 공기를 예열합니다
.2) 회로 카드에 덕트 / 편향 기를 추가하여 공기 흐름에 집중하지 못하도록 공기 흐름에 집중하지 못합니다. PCBA를 통해 공기.

너무 세밀한 기능과 마찬가지로 단순히 공기 이동을 차단합니다. 방열판 주위를 이동하는 공기입니다! 기본 차이는 PULLING 공기가 압력 차이 (난기류가 적은) 비트로 만 움직입니다. PUSHING 공기는 활성 난기류와 압력 차이를 사용합니다.

질문이 [공통] 방열판 및 [공통 축 블레이드 유형] 팬으로 단축되면 더 짧은 답변이 필요합니다. 그리고 정답은 불행히도 "의존"입니다.

(1) 팬이 "흡입"방향으로 방열판 상단에 부착되면 공기는 층상 물질 (최소한 핀 / 핀 거리보다 큰 와류 스케일에 비해) 핀 (또는 핀)으로 들어갑니다. 이와 같이, 열전달 표면 주위의 경계층은 두껍고 열전달은 다소 열악하다. 또한 일반적인 팬이있는 단면 싱크 구조에서는 공기 흐름이 열악한 중앙에 싱크대 아래에서 열이 발생하는 장소에 "데드 존"이 있습니다.

(2) 팬이 방열판 블레이드에 유입되면 출력 공기 흐름이 난류가되며 금속 표면 주위의 열 경계층이 얇아 지므로 공기 흐름이 핀 구조에 더 깊이 침투하고 금속 표면에 가까워져 열 전달이 양호합니다. 그리고 가장 높은 [난류] 풍속은 열 중심 "열"이 가장 높은 싱크 중심 주위에 있습니다.

따라서 사례 (2)가 사례 (1)보다 확실한 이점이있는 것처럼 보입니다. 불행히도, 다른 주변 조건 하에서 팬 성능 인 요소가 하나 더 있습니다. 주변 공간에 비해 높은 압력을 생성하고 랩탑 내부의 히트 파이프 설계에 사용되는 송풍기와 달리 축류 팬은 좁은 공간에서 대기로 공기를 흡입 할 때 더 나은 공기 흐름 성능을 제공하므로 케이스 (1)이 선호됩니다. .

다른 한편으로, 축 팬이 송풍 할 때와 같이 높은 공기 역학적 임피던스에 직면 할 때, 자체적으로 "단락"할 수 있고 공기 흐름이 거의 또는 전혀 제공되지 않습니다. 따라서 축 방향 팬을 사용하면 열이 약한 경우 (1)에 이점이 있지만, 동일한 팬의 성능은 가압 된 (그러나보다 열 효율이 높은) 영역으로 실행함으로써 성능이 저하됩니다.

따라서 사례 (1)은 열 전달은 좋지 않지만 팬 성능은 개선되고 사례 (2)는 열 전달은 개선되지만 팬 성능은 저하됩니다. 최종 결과는 "종속적"이며, 핀 두께 및 간격과 같은 여러 요소가 포함됩니다. 그리고 그것은 팬 구성에 달려 있습니다. 축 방향 팬에는 튜브 축, 베인 축 및 프로펠러의 세 가지 유형이 있으며 한 방향 또는 다른 방향의 성능에 최적화 된 블레이드를 가질 수 있습니다. 튜브 축 팬은 또한 우수한 가압 성능을 가지며 블레이드 서버에 사용됩니다. 따라서 결과가 다를 수 있습니다.

분명히, 하나의 팬이 날아가고 다른 하나는 공기를 빨아들이는 것과 같은 듀얼 팬 디자인으로 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.

팬과 방열판이 공기 덕트 내부에있는 경우 양쪽 팬 측면에서 동일한 공기 흐름이 발생하므로 방열판 위치는 중요하지 않습니다. "방열판 상단의 팬"설정의 경우 블로우 쪽이 더 나은 냉각을 제공합니다.

흡입 또는 송풍은 간단한 해답이 아닙니다. 방열판을 통해 흐르는 공기의 온도, 흐름 속도 및 쌓일 수있는 오염으로 찌그러집니다. 따라서 간단한 대답은 가장 시원한 공기, 가장 좋은 공기 흐름 및 가장 적은 오염물입니다. 조사와 실험을 통해서만 대답 할 수 있습니다.

대부분의 경우 흡입 모드의 팬은 블로우 모드보다 훨씬 좋습니다.

팬을 블로우 모드로 설정하면 히트 싱크에 의해 바람의 힘이 차단되고 확산되므로 히트 싱크 주변에서 열이 소산되어 동일한 공기 흐름이 팬에 의해 다시 흡입되어 열이 재순환됩니다.

흡입 모드에서는 열이보다 집중된 라인으로 날려 져서 훨씬 적은 열이 재생됩니다.

단, 팬이 방열판에서 멀리 떨어져 열을 충분히 날려서 공기 흐름이 재순환되지 않을 정도로 강한 경우는 예외입니다. 그렇다면 타격은 실제로 더 집중되어 공기 흐름이 더 빨라지고 (동일한 양의 공기 흐름이 더 빠르지 만) 바람 자체가 시원해질 것입니다 =)