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关于风扇设计思路

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2024年3月24日发(作者:俟暖梦)

就將風扇設計進行到底吧:

衡量一款风扇的品质,最重要的两个方面为性能与寿命,其次便

是越来越受到关注的工作噪音;此外,关系到能否正常使用,还必须

注意风扇的规格与功率。

与底面尺寸息息相关的数据为过风面积(风扇底面积减去外框与

电机占据部分所占面积的结果),进一步则影响到风扇的重要性能指

标“风量”。拥有更大的底面尺寸,一般就可以获得更大的过风面积,

在风速相当的情况下,将获得更大的风量;反过来考虑,就可以降低

风速却不减少风量,采用“大口径”风扇也是目前风冷散热器发展的

大趋势之一。

增加风扇的高度有利于增大风扇功率、加大扇叶面积,都可以增

强风扇的性能;有些风扇也会利用增加的高度在外框上添加导流片或

改变扇叶旋转面方向(即非轴流风扇)等。

风速

风速是风扇重要的性能指标之一,与最重要的两项性能指标之一

风量关系密切。

风速即风扇出风口或进风口的空气流动速度,单位一般为m/s;

仅是某一位置的速度数值,不能完全体现风扇的性能。风速在不同位

置数值可能有较大差异,且平均值难以计算,一般不用来表示风扇的

性能。

风速的高低主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速。扇叶

形状设计、面积、高度的影响较为复杂;风扇转速越快,风速越快,

则是显而易见的常识。

风量:

风量是风扇最重要的两项性能指标之一。

风量即单位时间内通过风扇出风口(或进风口)截面的空气体积,

单位一般为cfm,即立方英尺每分-cubic feet per minute,或cmm,

即立方米每分- cubic metres per minute。风量是风扇性能的整体

衡量指标,不受到尺寸、结构、方式的限制,也不限于直流无刷风扇,

可适用于任何空气导流设备。

风量=平均风速 x 过风面积。可见,风扇风量的大小基本取决

于风速的高低与过风面积的大小。过风面积相同,风速越高,风量越

大;风速相同,过风面积越大,风量越大

风压:

风压是风扇最重要的两项性能指标之一。

风压即风扇能够令出风口与入风口间产生的压强差,单位一般为

mm(cm) water column,即毫米(厘米)水柱(类似于衡量大气压

的毫米汞柱,但由于压强差较小,一般以水柱为单位)。风压是衡量

风扇“强劲”程度的重要指标,如果将风量比作一把武器的挥击力

量,那么风压就是这把武器的锋利程度。

风压主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速,前三者的影

响较为复杂,于转速的关系则简单直接——转速越快,风压越大。

风扇产品所说明的风量与风压均为理想状态下的最大值,即风扇入风

口与出风口之间无压强差状态下的风量(最大风量),以及风扇向密

闭气室内吹风,直至风量为零状态下气室与外界气压的差值(最大静

压)。它们并非两个孤立的性能指标,而是互相制约着,之间的关系

就是流体力学中典型的流速与压强间的关系——风量随着压强差的

增大而减小,两者互相制约的程度则取决于扇叶形状与整体结构设

计。

转速:

转速是风扇各项性能指标的根本决定因素之一。

转速即风扇扇叶在单位时间内旋转的周数,单位一般为rpm,即

rounds per minute-转每分。转速是风扇最容易测量的参数,高转速

是各种“暴力”风扇力量的源泉,也是大噪音的根源。

转速基本上取决于风扇采用的电机性能。

只要确定了风扇的物理规格、结构,各种性能就全部由转速决定。

转速可以影响到风速、风量、风压、噪音、功率,甚至使用寿命。转

速越高,风扇性能越强,即风速越快,风量越大,风压越大;同时,

转速高,摩擦、振动就多、噪音就大,轴承等损耗设备的寿命就短;

转速提高,电机消耗功率增大也是必然结果。

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mktn 3楼

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2024年3月24日发(作者:俟暖梦)

就將風扇設計進行到底吧:

衡量一款风扇的品质,最重要的两个方面为性能与寿命,其次便

是越来越受到关注的工作噪音;此外,关系到能否正常使用,还必须

注意风扇的规格与功率。

与底面尺寸息息相关的数据为过风面积(风扇底面积减去外框与

电机占据部分所占面积的结果),进一步则影响到风扇的重要性能指

标“风量”。拥有更大的底面尺寸,一般就可以获得更大的过风面积,

在风速相当的情况下,将获得更大的风量;反过来考虑,就可以降低

风速却不减少风量,采用“大口径”风扇也是目前风冷散热器发展的

大趋势之一。

增加风扇的高度有利于增大风扇功率、加大扇叶面积,都可以增

强风扇的性能;有些风扇也会利用增加的高度在外框上添加导流片或

改变扇叶旋转面方向(即非轴流风扇)等。

风速

风速是风扇重要的性能指标之一,与最重要的两项性能指标之一

风量关系密切。

风速即风扇出风口或进风口的空气流动速度,单位一般为m/s;

仅是某一位置的速度数值,不能完全体现风扇的性能。风速在不同位

置数值可能有较大差异,且平均值难以计算,一般不用来表示风扇的

性能。

风速的高低主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速。扇叶

形状设计、面积、高度的影响较为复杂;风扇转速越快,风速越快,

则是显而易见的常识。

风量:

风量是风扇最重要的两项性能指标之一。

风量即单位时间内通过风扇出风口(或进风口)截面的空气体积,

单位一般为cfm,即立方英尺每分-cubic feet per minute,或cmm,

即立方米每分- cubic metres per minute。风量是风扇性能的整体

衡量指标,不受到尺寸、结构、方式的限制,也不限于直流无刷风扇,

可适用于任何空气导流设备。

风量=平均风速 x 过风面积。可见,风扇风量的大小基本取决

于风速的高低与过风面积的大小。过风面积相同,风速越高,风量越

大;风速相同,过风面积越大,风量越大

风压:

风压是风扇最重要的两项性能指标之一。

风压即风扇能够令出风口与入风口间产生的压强差,单位一般为

mm(cm) water column,即毫米(厘米)水柱(类似于衡量大气压

的毫米汞柱,但由于压强差较小,一般以水柱为单位)。风压是衡量

风扇“强劲”程度的重要指标,如果将风量比作一把武器的挥击力

量,那么风压就是这把武器的锋利程度。

风压主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速,前三者的影

响较为复杂,于转速的关系则简单直接——转速越快,风压越大。

风扇产品所说明的风量与风压均为理想状态下的最大值,即风扇入风

口与出风口之间无压强差状态下的风量(最大风量),以及风扇向密

闭气室内吹风,直至风量为零状态下气室与外界气压的差值(最大静

压)。它们并非两个孤立的性能指标,而是互相制约着,之间的关系

就是流体力学中典型的流速与压强间的关系——风量随着压强差的

增大而减小,两者互相制约的程度则取决于扇叶形状与整体结构设

计。

转速:

转速是风扇各项性能指标的根本决定因素之一。

转速即风扇扇叶在单位时间内旋转的周数,单位一般为rpm,即

rounds per minute-转每分。转速是风扇最容易测量的参数,高转速

是各种“暴力”风扇力量的源泉,也是大噪音的根源。

转速基本上取决于风扇采用的电机性能。

只要确定了风扇的物理规格、结构,各种性能就全部由转速决定。

转速可以影响到风速、风量、风压、噪音、功率,甚至使用寿命。转

速越高,风扇性能越强,即风速越快,风量越大,风压越大;同时,

转速高,摩擦、振动就多、噪音就大,轴承等损耗设备的寿命就短;

转速提高,电机消耗功率增大也是必然结果。

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