热设计网

电子科技大学_产品的热设计方法

admin
热设计网

风扇的基本定律及噪音的评估方法
 风扇定律
 风扇的噪音问题

 风扇产生的噪音与风扇的工作点或风量有直接关系,对于轴流风扇在大风量,低风压的区域噪音最小,对于离心风机在高风压,低风量的区域噪音最小,这和风扇的最佳工作区是吻合的。注意不要让风扇工作在高噪音区。
 风扇进风口受阻挡所产生的
   噪音比其出风口受阻挡产生
   的噪音大好几倍,所以一般
   应保证风扇进风口离阻挡物
   至少30mm的距离,以免产生
   额外的噪音。
 对于风扇冷却的机柜,在标
准机房内噪音不得超过55dB,
在普通民房内不得超过65dB。
 风扇的噪音问题
 对于不得不采用大风量,高风压风扇从而产生较大噪音的情况,可以在机柜的进风口、出风口、前后门内侧、风扇框面板、侧板等处在不影响进风的条件下贴吸音材料,吸音效果较好的材料主要是多孔介质,如玻璃棉,厚度越厚越好。
 
 有时由于没有合适的风机而选择了转速较高的风机,在保证设计风量的条件下,可以通过调整风机的电压或其他方式降低风扇的转速,从而降低风扇的噪音。相应的噪音降低变化按下式计算:
                N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1)

 风扇的噪音问题
 【案例】:一电源模块采用一个轴流风扇进行冷却,为了有效抑止噪音,要求风扇只有在监控点的温度高于85℃才全速运转,其余情况风扇必须半速运转。已知风扇全速运转时转速为2000RMP,噪音为40db,求在半速运转时风扇的噪音为多少?如果已知全速运转时风扇的工作点为(50CFM,0.3IN.H2O),试求风扇在半速运转时的工作点。
     解:根据风扇定律
            N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1)
               =40+50 log10 (1000/2000) =24.9db
           P2 =P1 (RPM2/RPM1)2
              =0.3(1000/2000)2=0.075 IN.H2O
           CFM2 = CFM1 (RPM2/RPM1)
                =50(1000/2000)=25CFM

 海拔高度对自然冷却条件的热设计要求
  对于自然对流,其传热机理是由于冷却空气吸热后其密度减小,迫使重力场中的空气上升而形成冷热空气的对流而产生热量传递。由于随着海拔高度的增加,空气的密度逐渐减小,空气上升的能力也就减少,自然对流换热的能力减弱。自然对流换热能力的变化最终体现在对流换热系数的变化上,根据美国斯坦伯格的经验公式,如果忽略空气温度的变化,可按下式计算海拔高度对自然对流的影响强弱。
hc(高空)=hc(海平面)(ρ高空/ρ海平面)0.5
            =hc(海平面) (p高空/p海平面)0.5
hc(高空),hc(海平面)-分别为高空及海平面的自然对流换热系数,W/m.k
ρ高空,ρ海平面-分别为高空及海平面的空气密度,Kg/m3
p高空,p海平面-分别为高空及海平面的空气压力,帕斯卡

 海拔高度对热设计的影响及解决对策
 海拔高度对强迫冷却条件的热设计要求
   海拔高度对强迫风冷影响的机理是由于随着海拔高度的增加,空气密度减小,质量流速减小,空气分子间碰撞的概率降低,对流换热能力减弱。同样,强迫对流换热随海拔高度的变化最终体现在对流换热系数的变化上,美国军用标准规定,低于5000米以下的高空,如果忽略空气温度的变化,可按下式计算海拔高度对强迫风冷换热影响的强弱。
   层流:hc(高空)=hc(海平面)(ρ高空/ρ海平面)0.5
    湍流: hc(高空)=hc(海平面)(ρ高空/ ρ海平面)0.8
        hc(高空),hc(海平面)-分别为高空及海平面的强迫风冷对流换热系数,W/m.k   
         p高空,p海平面-分别为高空及海平面的空气压力,帕斯卡

 自然对流时的解决对策
    预先计算出海拔高度对自然对流换热系数的影响大小,通过增加相应的对流换热面积来弥补高空换热能力的减弱,按下式计算:
F对流(高空)= F对流(海平面)/(ρ高空/ρ海平面)0.5

 强迫对流时的解决对策
 增大面积法
     预先计算出海拔高度对自然对流换热系数的影响大小,通过增加相应的对流换热面积来弥补高空换热能力的减弱,按下式计算:
F对流(高空)= F对流(海平面)/(ρ高空/ρ海平面)0.5

 提高风扇的转速
             RPM2/RPM1= ρ海平面/ρ高空

标签: 点击: 评论:

留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: