Корпус лучший профиль воздушного потока

12

Я нахожусь на последнем этапе проекта и мне нужен совет о том, какой профиль отвода тепла следует использовать для размещения трех вентиляторов для охлаждения, у меня есть четыре варианта, как показано на диаграмме, но я не знаю, какой из них достигнет наилучшей производительности с точки зрения охлаждения.

введите описание изображения здесь

юлианский
источник

Ответы:

11

Это зависит от того, какова «лучшая производительность», и в любом случае точный ответ потребует расчета, для которого многие входные данные неизвестны.

Опытным путем вы захотите удалить воздух сразу после того, как он пройдет над более горячими компонентами, и продувка работает лучше, чем всасывание из-за турбулентности воздуха, которая способствует теплообмену. Таким образом, типичная схема (которую я видел в каждом ноутбуке, который я открыл) выглядит следующим образом:

введите описание изображения здесь

Дмитрий Григорьев
источник
6

Я бы обычно выбрал вариант 2, при прочих равных условиях.

Предположения:

  • Компоненты охладителя не сильно повлияют на температуру воздуха и, в первую очередь, могут быть более чувствительны к теплу (например, электролитика, также немного песка).
  • Радиаторы на горячем материале располагаются достаточно далеко от температуры окружающей среды, поэтому незначительное повышение температуры воздуха не имеет значения.
  • Падение давления достаточно велико, чтобы создать коробку под давлением лучше на кривой вентилятора, чем коробку при низком давлении (также, как правило, это лучше, если вы фильтруете воздухозаборник), в противном случае 2 или 3 в значительной степени эквивалентны.

Однако управление температурным режимом действительно должно было рассматриваться на более ранней стадии проектирования, особенно потому, что выбор вентиляторов, чтобы система работала в нужном месте на кривой вентиляторов, не всегда был тривиальным, и просто добавление большего количества вентиляторов не всегда является победой, поскольку если вы уже находитесь в точке остановки, дополнительный вентилятор просто добавит шум.

Дэн Миллс
источник
Если компоненты кулера выдерживают нагрев, # 4 также может работать довольно хорошо. Это единственный, где фанаты дуют, где им нужно дуть.
Дмитрий Григорьев
2
Действительно, но это часто не дано. Например, у меня есть проект, в котором максимальная температура спая FPGA составляет 85 градусов C, но LDMOS в усилителе будет превышать 200 градусов C в пределе, а радиатор может достигать 100C при полном крике. Радиатор имеет конструкцию с высоким противодавлением, поэтому перепады давления в остальной части системы незначительны по сравнению, что, я полагаю, означает, что где-нибудь перед горячей головкой это хорошее место для воздуходувок. Хранение вентиляторов на прохладном воздухе также улучшит их срок службы.
Дэн Миллс
№ 2 был моим инстинктивным выбором: воздушный поток проходит через компоненты кулера, на случай, если это понадобится некоторым из них, и горячий воздух выдувается прямо из шкафа, а не через другие компоненты.
TripeHound
Хранение поклонников в прохладном воздухе - действительно хорошая вещь, и # 4 делает именно это. Конечно, нагнетание горячего воздуха на ПЛИС, батарею или жесткий диск было бы плохой идеей.
Дмитрий Григорьев
4

Я думаю, у @Dmitry пока лучшая блок-схема, но могут возникнуть проблемы, если воздушный поток выходит поверх горячих частей или выходит из воздухозаборника, в зависимости от высоты корпуса и блокировки воздушного потока между вентиляторами. Это, безусловно, дает самое тихое решение, так как вентиляционные решетки создают сильный вихретоковый воздушный турбулентный шум по сравнению со свободно стоящими неограниченными вентиляторами.

После нескольких ночей исследований о том, как охлаждать горячие точки в 19-дюймовом 180-ваттном шкафу высотой 1U с помощью термопар, дыма и фонарика, я пришел к выводу, что оптимальная конструкция охлаждения, которая создает наибольшую турбулентную скорость воздуха над горячими точками, понижая высоту с пластиковая пленка с небольшой складкой на впуске (спойлер) для запуска вихревых токов непосредственно перед впуском , затем ламинарный поток для впуска и выпуска через вентиляционные отверстия.

Этот метод позволил снизить температуру в наиболее опасном случае в горячей точке с 65 до 20 ° C, увеличив среднюю скорость воздуха на поверхности горячей точки примерно> 3 м / с с помощью двух вентиляторов с низким CFM (~ 1,5 "ч), используя спойлер из майларовой пленки непосредственно над горячие детали. (ферриты и мосфеты)

Затем я добавил терморезистор с эпоксидной смолой для феррита, чтобы регулировать LM 317 с кастрюлей, фиксированным R и транзистором, чтобы сместить температуру обратной связи, чтобы включить ее при 40 ° C и на полной скорости при 45 ° C для плавного управления звуком. Без вентилятора на нормальном, используйте.

Остерегайтесь больших резонансов поверхности металлической крышки, (эффекты звуковой платы фортепиано).

Но вместо того, чтобы положение вентилятора и параметры конструкции CFM классически выполнялись неправильно для ПК, используйте максимально возможную скорость воздуха с минимальным вихревым шумом на лопастях вентилятора.

В моем случае у меня было больше места с вентиляторами около выхлопа с закрытой камерой приточного воздуха и выхлопом, ограниченным только горячим блоком питания.

п.с.

Это был проект, который я сделал более 15 лет назад для AVAYA (урожденной Lucent), где я разработал систему за 8 недель и увеличил скорость до 1000 единиц / мес. Это был мой лучший тепловой дизайн с вентилятором.

Напомню, однажды у Dell была «лучшая» конструкция с «встроенным» вентилятором на нагнетательном шланге для супер «тихой» работы глушителя, но он создавал высокоскоростной поток воздуха на впуске через радиатор ЦП (вакуум) и отводил тепло напрямую. заднюю панель, не циркулируя внутри корпуса. В этом случае была только одна точка доступа.

Вывод

Вы можете преобразовать воздушный поток и перепад давления в скорость, но скорость поверхности над горячими точками и их площадь поверхности является критическим фактором для передачи теплоносителя до точки, где она ограничена тепловым сопротивлением излучателя.

Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
источник
Да, я делал подобные вещи с маленькой спиральной пружиной, установленной перед впускным отверстием радиатора, здесь ваш друг, но турбулентный поток имеет тенденцию увеличивать противодавление, поэтому указывается проверка с помощью манометра, чтобы убедиться, что вентилятор работает точка разумная. Согласитесь, что большинство производителей ПК понимают это очень неправильно, Dell, как правило, является заметным исключением.
Дэн Миллс
1

Предполагая, что выбранные вентиляторы имеют осевую конструкцию (как показано на чертежах), наилучшей конфигурацией будет № 3. Причина в том, что осевые вентиляторы работают более эффективно (создают большую разницу давления и, следовательно, поток воздуха), если они отсасывают воздух из корпуса. Второе соображение заключается в том, что вы не хотите дуть горячий воздух над «холодными» компонентами. (В прошлом я видел одну машину SFF Dell, которая имела конфигурацию № 4, и «более холодным» компонентом оказался жесткий диск, который мог выйти из строя через несколько месяцев. Массовые отзывы были на месте). Однако, если вентиляторы типа воздуходувки (как в ноутбуках), они лучше нагнетают воздух, поэтому конфигурация № 5 (Григорьев) хорошая.

ДОПОЛНЕНИЕ: определение схемы эвакуации также зависит от общего гидравлического сопротивления внутренней конструкции, требований к воздействию пыли и необходимого уровня шума. Осевые вентиляторы могут быть трех типов: трубчато-осевые, лопастно-осевые и гребные, и все что между ними. Различные конструкции имеют разные кривые нагрузки давления. Если используются трубчатые вентиляторы, конфигурация № 2 может быть полезной. В конфиге # 5 блейд-серверы используют сложенные ламповые осевые вентиляторы. С обычными пропеллерными вентиляторами большинство высококачественных ПК используют их на стороне выпуска, по какой-то причине.

Ale..chenski
источник
Я не уверен в этом, кривые вентилятора обычно предполагают 1 атм на стороне впуска, что, по-видимому, говорит о том, что напорная камера лучше, чем камера, работающая при отрицательном манометрическом давлении. В конце концов, можно вытащить не более 1 атм вакуума (и это становится ужасно неэффективным, когда плотность падает), но верхний предел давления, вероятно, определяется распадающейся коробкой. Что помогает, так это наличие свободного пространства на стороне ВЫХОДА вентилятора или даже чего-то в форме диффузора для преобразования скорости в давление.
Дэн Миллс
@DanMills, тестовые кривые - это тестовые кривые, но приложения настоящие. Ваши аргументы в экстремальных условиях не конструктивны. Я общеизвестно 20-30 лет назад, с тех пор может быть прогресс в разработке формы лезвия. Нам, возможно, понадобится помощь Тревора, чтобы уточнить вещи, electronics.stackexchange.com/a/305659/117785 и electronics.stackexchange.com/q/6379/117785
Ale..chenski
0

Поскольку у меня появилось много разных мнений по этому вопросу, я протестировал все четыре конфигурации, и конфигурация № 4 показала наилучшие результаты при охлаждении корпуса. Спасибо всем за вашу помощь.

юлианский
источник
Вы правы, что № 4 показал наилучшие результаты при «охлаждении» корпуса. Однако, как отмечали другие, есть и другие темы, которые необходимо учитывать. Выдувание горячим воздухом деталей кулера, Выдувание пыли на деталях и т. Д.
Guill
Поскольку у каждого проекта есть свои уникальные ограничения, в моем случае недостатки конфигурации 4 полностью приемлемы, моя главная цель состояла в том, чтобы достичь самой низкой температуры для горячих компонентов. Еще раз спасибо за вашу помощь.
Джулиан