散熱風(fēng)扇的風(fēng)量計(jì)算

　　風(fēng)扇總熱量=空氣比熱X空氣重量X溫差,這里的溫差；的,250-80(最加熱片的溫度)-25(進(jìn)風(fēng)空；總功不知道,電器做的總功/4.2=風(fēng)扇排出的總熱；設(shè)：半導(dǎo)體發(fā)熱芯片平均溫度T1（工作時(shí)的溫度上限；求了），散熱片平均溫度T2，散熱片出口處空氣溫度；簡化問題，假設(shè)：；1.散熱片為熱的良導(dǎo)體，達(dá)到熱平衡時(shí)間忽略，則有；2.只考慮熱傳導(dǎo)，對流和輻射不予考慮；又因風(fēng)扇總熱量=空氣比熱X空氣重量X溫差,這里的溫差是指,你進(jìn)風(fēng)的溫度與最終加熱片的溫度的差值,照你說的,250-80(最加熱片的溫度)-25(進(jìn)風(fēng)空氣的溫度)=145度,你給的倏件還一樣,就是熱量不知道,或者電器做的總功不知道,電器做的總功/4.2=風(fēng)扇排出的總熱量知道的話就可以根空氣重量=風(fēng)量/60X空氣密度逆推出風(fēng)量.

　　設(shè)：半導(dǎo)體發(fā)熱芯片平均溫度T1（工作時(shí)的溫度上限，也就是說改芯片能承受的最高溫度，取決你的設(shè)計(jì)要求了），散熱片平均溫度T2，散熱片出口處空氣溫度T3簡化問題，假設(shè)：

   1.散熱片為熱的良導(dǎo)體，達(dá)到熱平衡時(shí)間忽略，則有T1=T2；

   2.只考慮熱傳導(dǎo)，對流和輻射不予考慮。又因?yàn)榘雽?dǎo)體發(fā)出的熱量最終用來加熱空氣，則有：880W=40CFM*空氣比熱*（T3-38°C） 注意單位統(tǒng)一，至于空氣的比熱用定容的吧。。。 上式可以求出（實(shí)際上也就是估算而已）出口處空氣溫度T3，根據(jù)散熱片的散熱公式（也是估算），有：P=λ*【T2-0.5（T3+38°C）】*A

其中：P為散熱功率，λ為散熱系數(shù)，A為與空氣的接觸面積，【T2-0.5（T3+38°C）】為溫差；

其中：λ可以通過對照試驗(yàn)求（好吧，還是估算）出來，

這樣就能大概估算出需要的散熱器面積A了。。。

   P.S.

　　誤差來源1：散熱器溫度和芯片溫度肯定不相等，熱傳導(dǎo)需要時(shí)間，而且散熱片不同位置的溫度也不嚴(yán)格相同，只是處在動(dòng)態(tài)平衡；

　　誤差來源2：散熱片的散熱公式是憑感覺寫的。。。應(yīng)該沒大錯(cuò)，但肯定很粗糙。。自己修正吧。能想到的就這么多了。。。

　　軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量散熱器的信息講解：

　　風(fēng)量是指風(fēng)冷散熱器風(fēng)扇每分鐘排出或納入的空氣總體積，如果按立方英尺來計(jì)算，單位就是CFM；如果按立方米來算，就是CMM。散熱器產(chǎn)品經(jīng)常使用的風(fēng)量單位是CFM（約為0.028立方米/分鐘）。50×50×10mm CPU風(fēng)扇一般會(huì)達(dá)到10 CFM，60×60×25mm風(fēng)扇通常能達(dá)到20-30的CFM。在散熱片材質(zhì)相同的情況下，風(fēng)量是衡量風(fēng)冷散熱器散熱能力的最重要的指標(biāo)。顯然，風(fēng)量越大的散熱器其散熱能力也越高。這是因?yàn)榭諝獾臒崛荼嚷适且欢ǖ?，離心風(fēng)機(jī) 更大的風(fēng)量，也就是單位時(shí)間內(nèi)更多的空氣能帶走更多的熱量。當(dāng)然，同樣風(fēng)量的情況下散熱效果和風(fēng)的流動(dòng)方式有關(guān)。風(fēng)量和風(fēng)壓風(fēng)量和風(fēng)壓是兩個(gè)相對的概念。一般來說，要設(shè)計(jì)風(fēng)扇的風(fēng)量大，就要犧牲一些風(fēng)壓。如果風(fēng)扇可以帶動(dòng)大量的空氣流動(dòng)，但風(fēng)壓小，風(fēng)就吹不到散熱器的底部（這就是為什么一些風(fēng)扇轉(zhuǎn)速很高，風(fēng)量很大，屋頂風(fēng)機(jī) 但就是散熱效果不好的原因）。相反的，風(fēng)壓大、風(fēng)量就小，沒有足夠的冷空氣與散熱片進(jìn)行熱交換，也會(huì)造成散熱效果不好。一般鋁質(zhì)鰭片的散熱片要求風(fēng)扇的風(fēng)壓足夠大，而銅質(zhì)鰭片的散熱片則要求風(fēng)扇的風(fēng)量足夠大；鰭片較密的散熱片相比鰭片較疏的散熱片，需要更大風(fēng)壓的風(fēng)扇，否則空氣在鰭片間流動(dòng)不暢，散熱效果會(huì)大打折扣。防爆風(fēng)機(jī)所以說不同的散熱器，廠商會(huì)根據(jù)需要配合適當(dāng)風(fēng)量、風(fēng)壓的風(fēng)扇，而并不是單一追求大風(fēng)量或者高風(fēng)壓的風(fēng)扇。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是指風(fēng)扇扇葉每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，單位是rpm。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由電機(jī)內(nèi)線圈的匝數(shù)、工作電壓、風(fēng)扇扇葉的數(shù)量、傾角、高度、直徑和軸承系統(tǒng)共同決定。轉(zhuǎn)速和風(fēng)扇質(zhì)量沒有必然的聯(lián)系。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可以通過內(nèi)部的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行測量，也可以通過外部進(jìn)行測量（外部測量是用其它儀器看風(fēng)扇轉(zhuǎn)的有多快，內(nèi)部測量則直接可以到BIOS里看，也可以通過軟件看。內(nèi)部測量相對來說誤差大一些）。 因?yàn)殡S著環(huán)境溫度的變化，有時(shí)需要不同轉(zhuǎn)速風(fēng)扇來滿足需求。一些廠商特意設(shè)計(jì)出可調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的散熱器，分手動(dòng)和自動(dòng)兩種。手動(dòng)的主要是讓用戶可以在冬天使用低轉(zhuǎn)速獲得低噪音，夏天時(shí)使用高轉(zhuǎn)速獲得好的散熱效果。自動(dòng)類調(diào)溫散熱器一般帶有一個(gè)溫控感應(yīng)器，能夠根據(jù)當(dāng)前的工作溫度（如散熱片的溫度）自動(dòng)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，溫度高則提高轉(zhuǎn)速，溫度低則降低轉(zhuǎn)速，以達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，從而讓風(fēng)噪與散熱效果保持一個(gè)最佳的結(jié)合點(diǎn)。散熱器都需要通過風(fēng)扇的強(qiáng)制對流來加快熱量的散失，因此一款風(fēng)扇的好壞，對整個(gè)散熱效果起到了決定性的作用。配備一個(gè)性能優(yōu)良的CPU風(fēng)扇也是保證整部電腦順利運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素之一。DC風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)原理： 根據(jù)安培右手定則，導(dǎo)體通過電流，周圍會(huì)產(chǎn)生磁場，若將此導(dǎo)體置于另一固定磁場中，則將產(chǎn)生吸力或斥力，造成物體移動(dòng)。在直流風(fēng)扇的扇葉內(nèi)部，附著一事先充有磁性之橡膠磁鐵。環(huán)繞著硅鋼片，軸心部份纏繞兩組線圈，并使用霍爾感應(yīng)組件作為同步偵測裝置，控制一組電路，該電路使纏繞軸心的兩組線圈輪流工作。硅鋼片產(chǎn)生不同磁極，此磁極與橡膠磁鐵產(chǎn)生吸斥力。當(dāng)吸斥力大于虱扇的靜摩擦力時(shí)，扇葉自然轉(zhuǎn)動(dòng)。由于霍爾感應(yīng)組件提供同步信號，扇葉因此得以持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，至于其運(yùn)轉(zhuǎn)方向，可依佛萊明右手定則決定AC風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)原理： AC風(fēng)扇與DC風(fēng)扇的區(qū)別。前者電源為交流，電源電壓會(huì)正負(fù)交變，不像DC風(fēng)扇電源電壓固定，必須依賴電路控制，使兩組線

圈輪流工作才能產(chǎn)生不同磁場。AC風(fēng)扇因電源頻率固定，所以硅鋼片產(chǎn)生的磁極變化速度，由電源頻率決定，頻率愈高磁場切換速度愈快，理論上轉(zhuǎn)速會(huì)愈快，就像直流風(fēng)扇極數(shù)愈多轉(zhuǎn)速愈快的原理一樣。不過，頻率也不能太快，太快將造成激活困難。我們電腦散熱器上應(yīng)用的都是DC風(fēng)扇。而一般一款好的風(fēng)扇主要考察風(fēng)量、轉(zhuǎn)速、噪音、使用壽命長短、采用何種扇葉軸承等。

　　風(fēng)冷散熱原理：

　　散熱片的核心是同散熱片底座緊密接觸的，因此芯片表面發(fā)出的熱量就會(huì)通過熱傳導(dǎo)傳到散熱片上，再由風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)所造成的氣流將熱量“吹走”，如此循環(huán)，便是處理器散熱的簡單過程。 散熱片材料的比較：現(xiàn)在市面上的散熱風(fēng)扇所使用的散熱片材料一般都是鋁合金，只有極少數(shù)是使用其他材料。學(xué)過物理的人應(yīng)該都知道鋁導(dǎo)熱性并不是最好的，從效果來看最好的應(yīng)該是銀，接下來是純銅，緊接著才會(huì)是鋁。但是前兩種材料的價(jià)格比較貴，如果用來作散熱片成本不好控制。使用鋁業(yè)也有很多優(yōu)點(diǎn)，比如重量比較輕，可塑性比較好。因此兼顧導(dǎo)熱性和其他方面使用鋁就成為了主要的散熱材料。不過我們使用的散熱片沒有百分之百純鋁的產(chǎn)品，因?yàn)榧冧X太過柔軟，如果想做成散熱片一般都會(huì)加入少量的其他金屬，成為鋁合金(得到更好的硬度)。

　　風(fēng)扇：

　　單是有了一個(gè)好的散熱片，而不加風(fēng)扇，就算表面積再大，也沒有用!因?yàn)闊o法同空氣進(jìn)行完全的流通，散熱效果肯定會(huì)大打折扣。從這個(gè)來看，風(fēng)扇的效果有時(shí)甚至比散熱片還重要。假如沒有好的風(fēng)扇，則散熱片表面積大的特點(diǎn)便無法充分展現(xiàn)出來。挑選風(fēng)扇的宗旨就是，風(fēng)扇吹出來的風(fēng)越強(qiáng)勁越好。風(fēng)扇吹出來的風(fēng)力越強(qiáng)，空氣流動(dòng)的速度越快，散熱效果同樣也就越好。要判斷風(fēng)扇是否夠強(qiáng)勁，轉(zhuǎn)速是一個(gè)重要的依據(jù)。轉(zhuǎn)速越快，風(fēng)就越強(qiáng)，簡單看功率的大小。

　　軸承：

　　市面上用的軸承一般有兩種，滾珠軸承和含油軸承，滾珠軸承比含油軸承好，聲音小、壽命長。但是滾珠軸承的設(shè)計(jì)比較難，其中一個(gè)工藝是 預(yù)壓，是指將滾珠固定到軸承套中的過程，這要求滾珠與軸承套表面結(jié)合緊密，沒有間隙，以使鋼珠磨損度最小。通常在國內(nèi)廠家軸承制造中，預(yù)壓前上下軸承套是正對的，因為鋼珠尺寸與軸承套尺寸肯定會(huì)存在一定誤差，所以在預(yù)壓受力后，滾珠同軸承套之間總有5—10微米的間隙，就是這個(gè)間隙，使得軸承的老化磨損程度大大增加，使用壽命縮短。同樣過程，在NSK公司的軸承制造中，預(yù)壓時(shí)上下軸承套的會(huì)有一個(gè)5微米左右的相對距離，這樣軸承套在受壓后就會(huì)緊緊的卡住滾珠，使其間的間隙減小為零，在風(fēng)扇工作中，滾珠就不會(huì)有跳動(dòng)，從而使磨損降至最小，保證風(fēng)扇暢通且長久高速運(yùn)轉(zhuǎn)。強(qiáng)迫風(fēng)冷設(shè)計(jì)當(dāng)自然風(fēng)冷不能解決問題時(shí)，需要用強(qiáng)迫空氣冷卻，即強(qiáng)迫風(fēng)冷。強(qiáng)迫風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行鼓風(fēng)或抽風(fēng)，提高設(shè)備的空氣流動(dòng)速度，達(dá)到散熱目的。強(qiáng)迫風(fēng)冷在中大功率的電子設(shè)備中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗哂斜茸?/span>然風(fēng)冷多幾倍的熱轉(zhuǎn)移能力。與其他形勢強(qiáng)迫風(fēng)冷比較有結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)用低，維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。整機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷有兩種形式：鼓風(fēng)冷卻和抽風(fēng)冷卻。鼓風(fēng)冷卻特點(diǎn)是風(fēng)壓大，風(fēng)量集中。適用于單元內(nèi)熱量分布不均勻，風(fēng)阻較大而元器件較多的情況。當(dāng)單元內(nèi)風(fēng)阻較大，需要單獨(dú)冷卻的元件和熱敏元件較多，且各單元間熱損相差有較大時(shí)，建議用鳳管冷卻，以便控制各單元風(fēng)量的需要。當(dāng)旨在機(jī)柜底層具有風(fēng)阻較大元件，中上層五熱敏元件的情況下，建議用無風(fēng)管形式來降低成本。抽風(fēng)冷卻特點(diǎn)是風(fēng)量大，風(fēng)壓小，風(fēng)量分布比較均勻，在強(qiáng)迫風(fēng)冷中應(yīng)用更廣泛。他也可分為有管道和無管道兩種情況。

　　對無管道的機(jī)框抽風(fēng)，整個(gè)機(jī)框相當(dāng)于一個(gè)大風(fēng)管，要求機(jī)柜四周密封好，側(cè)壁也不應(yīng)開空，只允許有進(jìn)出風(fēng)口，考慮熱空氣上升，抽風(fēng)機(jī)常裝在機(jī)框上部或頂部，出風(fēng)口面對大氣，進(jìn)風(fēng)口裝在機(jī)柜底部，這種無管道風(fēng)冷方式常用于機(jī)柜內(nèi)各元件冷卻表面風(fēng)阻較小的設(shè)備。對于在氣流上升部位又熱敏元件或不耐熱元件則要必須用風(fēng)管使氣流弊開，并沿需要的方向流動(dòng)，其進(jìn)風(fēng)口通常在機(jī)框側(cè)面，出風(fēng)口在機(jī)柜頂部。

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