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2021.10.01
學習教室

解析風扇解熱:利用對流帶走熱源

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風扇是一種空氣動力機械,利用空氣施加能量以增加空氣壓力和速度的機械,在散熱系統中則是利用風扇增加空氣的速度達到強制對流的效果,帶走更多熱源所散發出的熱量。風扇由旋轉軸的方向與出風的方向可大致分為軸流扇與離心扇,出風方向與旋轉軸平行為軸流扇,垂直則為離心扇。

 

風扇性能曲線是了解一顆風扇是否適合使用的最主要資訊,此圖主要將風量取在橫軸,壓力、功率、轉速和效率取在縱軸,以曲線表示其之間關係。如下圖中橫軸為風量Q,縱軸為壓力ΔP,其中實線為風扇流量與壓力的性能曲線,而虛線則為系統的阻抗曲線,兩線之交點稱之為操作點。

P-Q曲線與阻抗曲線關係圖

 

流率為在單位時間內通過機器流體介質的量,表示方法可分為體積流率與質量流率。體積流率的單位為m3/s、m3/h或L/s,質量流率的單位為kg/s、kg/min或kg/h。根據質量守恆定律若忽略機械內部的洩漏,則在機械穩定工作時通過機械內部各截面的質量流率相等,如果在不可壓縮流的情況下體積流率也相同。

 

在風扇中體積流率也稱為風量,風量表示單位多以CFM(ft3/min)表示,下表為風量單位的換算表。

 

流量單位換算表

 

風扇效率為輸入風扇軸功率換算為流體動能的效率,又可分為:全壓效率、靜壓效率及水力效率,分別為:

 

全壓效率、靜壓效率及水力效率

 

在風扇的使用方面,在較小的熱源大約10W以下時使用自然對流就可以了,隨著熱源的瓦數增加就需要使用風扇形成強制對流帶走更多的熱,而風扇主要取決於可以使用的空間大小,加上有效的風流設計可以使溫度更有效的降低。

 

 


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作者

高柏研發工程團隊

團隊介紹 | 
擁有獨立創新研發的專業熱流工程師團隊,為客戶提供前期熱模擬規劃、機構散熱設計諮詢,面對不斷演進的市場趨勢,得以迅速做出反應,不斷提供創新的解熱方案。

 

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