{"id":947,"date":"2021-05-29T07:00:31","date_gmt":"2021-05-29T07:00:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cchv-fan.com\/?p=947"},"modified":"2021-05-29T07:19:31","modified_gmt":"2021-05-29T07:19:31","slug":"how-to-choose-the-fan-for-the-chassis-system-design","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cchv-fan.com\/de\/wie-wahlt-man-den-lufter-fur-das-chassis-system-aus\/","title":{"rendered":"Wie w\u00e4hlt man den L\u00fcfter f\u00fcr das Chassis-Systemdesign aus?"},"content":{"rendered":"
I. Hintergrund des Projekts<\/p>\n\n\n\n
Die meisten dicht gepackten elektronischen Geh\u00e4usesysteme verwenden L\u00fcfter oder Trommell\u00fcfter zur forcierten Luftk\u00fchlung. Kleinere Geh\u00e4usesysteme verwenden in der Regel Axiall\u00fcfter, bei denen der Luftstrom senkrecht zu den L\u00fcfterfl\u00fcgeln verl\u00e4uft. Bei gr\u00f6\u00dferen Geh\u00e4usesystemen k\u00f6nnen jedoch Radiall\u00fcfter erforderlich sein, um einen ausreichenden Luftstrom bei hohem statischen Druck zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n\n\n
In den fr\u00fchesten Stadien der Konstruktion des Geh\u00e4usesystems sollten die Ingenieure eine Vorhersage des erforderlichen Luftstroms f\u00fcr die Zwangsk\u00fchlung treffen. Noch wichtiger ist, dass in der Produktentwicklungsphase ein guter Luftstrom f\u00fcr die w\u00e4rmeerzeugenden Komponenten sowie ausreichend Platz und Leistung f\u00fcr die K\u00fchll\u00fcfter vorgesehen werden.<\/p>\n\n\n\n
Zu den Faktoren, die bei der Auswahl des L\u00fcfters zu ber\u00fccksichtigen sind, geh\u00f6ren der erforderliche Luftstrom, die AC- oder DC-Leistung, die Spannung, die Geschwindigkeit, die Lebensdauer, EMI\/RFI, die W\u00e4rmeableitung, der automatische Neustart und die Ger\u00e4uschbelastung.<\/p>\n\n\n\n
In der ersten Phase des Produktdesigns muss die f\u00fcr die Bel\u00fcftung und K\u00fchlung des Geh\u00e4usesystems erforderliche Luftmenge ermittelt werden, die weitgehend von der im Geh\u00e4usesystem erzeugten W\u00e4rme und dem maximal zul\u00e4ssigen Temperaturanstieg des Ger\u00e4ts abh\u00e4ngt.<\/p>\n\n\n\n
Bei der Sch\u00e4tzung der W\u00e4rmeableitung innerhalb des Chassissystems sollte die M\u00f6glichkeit einer \u00c4nderung der Ger\u00e4teauslastung oder einer Erh\u00f6hung der W\u00e4rmeableitung des w\u00e4rmeerzeugenden Subchassissystems ber\u00fccksichtigt werden. Daher sollte das Worst-Case-Szenario eines voll ausgelasteten Chassissystems verwendet werden, um den f\u00fcr das Chassissystem erforderlichen Luftstrom unter Verwendung der maximalen W\u00e4rmeableitung zu sch\u00e4tzen.<\/p>\n\n\n\n
Der f\u00fcr das Fahrgestellsystem erforderliche Luftstrom kann mit der folgenden Formel oder aus einer Tabelle ermittelt werden, die wie folgt berechnet wird<\/p>\n\n\n\n
Hier.<\/p>\n\n\n\n
Q=1,76W\/T<\/p>\n\n\n\n
Q = erforderlicher Luftstrom in cfm (ft3 \/ min.)<\/p>\n\n\n\n
W = W\u00e4rmeverbrauch in Watt.<\/p>\n\n\n\n
TC = Temperaturanstieg<\/p>\n\n\n\n
Wenn z. B. ein Geh\u00e4usesystem mit einem W\u00e4rmeverbrauch von 200 W einen zul\u00e4ssigen Temperaturanstieg von 20 \u00b0C aufweist, dann ben\u00f6tigt das Geh\u00e4usesystem einen Luftstrom von 17,6 cfm.<\/p>\n\n\n\n
In der nachstehenden Abbildung stellt die vertikale Achse die durch den repr\u00e4sentativen Luftstrom abzuf\u00fchrende W\u00e4rme dar und die horizontale Achse das Luftvolumen des Luftstroms; beide Achsen sind logarithmisch. Die schr\u00e4gen Linien geben den Temperaturanstieg (\u00b0C) an. Man sucht im Diagramm die Diagonale, die den zul\u00e4ssigen Temperaturanstieg darstellt, und dann auf dieser Linie den Punkt, der der W\u00e4rmeabfuhr entspricht; die Position der horizontalen Achse, die diesem Punkt entspricht, ist der erforderliche Luftstrom f\u00fcr das Schranksystem.<\/p>\n\n\n\n
Zweitens: die Impedanz des Chassis-Systems.<\/p>\n\n\n\n
Die Entscheidung, wie ein L\u00fcfter in einem Schranksystem installiert werden soll, ist viel schwieriger als die Berechnung des erforderlichen Luftstroms. Hindernisse im Luftstrompfad verursachen einen statischen Druckwiderstand. Das nachstehende Diagramm zeigt die nicht lineare Beziehung zwischen Luftstrom und statischem Druck f\u00fcr einen typischen Ventilator. Um einen maximalen Luftstrom zu erreichen, sollten Hindernisse auf ein Minimum reduziert werden. Manchmal sind jedoch zus\u00e4tzliche Leitbleche erforderlich, um den k\u00fchlen Luftstrom zu den zu k\u00fchlenden Komponenten zu leiten. Nat\u00fcrlich k\u00f6nnen die Komponenten des Geh\u00e4usesystems selbst den Luftstrom behindern und den Luftstrom lenken.<\/p>\n\n\n\n
Experimentelle Methoden zur Ermittlung des Luftstroms sind sehr genau, aber die Tests sind kostspielig, zeitaufw\u00e4ndig und umst\u00e4ndlich. Au\u00dferdem ist es fast unm\u00f6glich, gro\u00dfe Luftstromkammern f\u00fcr die Durchf\u00fchrung von Messungen zu finden.<\/p>\n\n\n\n
In der Praxis werden \u00fcblicherweise empirische Methoden zur Absch\u00e4tzung des Luftstr\u00f6mungswiderstands verwendet. Die Erfahrung hat gezeigt, dass.<\/p>\n\n\n\n
\u2460 Leere Boxen reduzieren den Luftstrom in der Regel um 5% bis 20%.<\/p>\n\n\n\n
\u2461 Dichte Geh\u00e4usesysteme k\u00f6nnen den Luftstrom um bis zu 60% oder mehr reduzieren.<\/p>\n\n\n\n
\u2462 In Wasser haben die meisten elektronischen Geh\u00e4usesysteme einen statischen Druck zwischen 0,05 und 0,15 Zoll der Wassers\u00e4ule.<\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr ein Systemgeh\u00e4use mit dichtem Geh\u00e4use sollte der L\u00fcfter im vorigen Beispiel eine Luftleistung von 80 cfm und nicht 32 cfm erbringen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
III. Messung von Luftstrom und statischem Druck<\/p>\n\n\n\n
Die AMCA Standard 210 Dual Airflow Chamber kann zur genauen Messung von Luftvolumenstrom und statischem Druck verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n
Liste der Gleichungen und Variablen<\/p>\n\n\n\n
Q: Luftstrom = Bild<\/p>\n\n\n\n
C. Luftstromkoeffizient der D\u00fcse<\/p>\n\n\n\n
D: D\u00fcsendurchmesser (m)<\/p>\n\n\n\n
r: Luftdichte = Bild<\/p>\n\n\n\n
T: Temperatur (\u2103)<\/p>\n\n\n\n
P: Luftdruck (mm Hg)<\/p>\n\n\n\n
Pn: Luftstrom-Differenzdruck (mm Aq)<\/p>\n\n\n\n
Ps: statischer Druck (mm Aq)<\/p>\n\n\n\n
g: Bilder<\/p>\n\n\n\n
Die Messungen des maximalen statischen Drucks und des maximalen Luftstroms m\u00fcssen getrennt durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n\n\n\n
Messung des maximalen statischen Drucks: Wenn die D\u00fcse geschlossen ist, erreicht der Druck in der Kammer A seinen H\u00f6chstwert. Die Druckdifferenz Ps stellt den maximalen statischen Druck dar, der vom Ventilator erreicht werden kann.<\/p>\n\n\n\n
Messung des maximalen Luftstroms: \u00d6ffnen Sie die D\u00fcse und verwenden Sie das Hilfsgebl\u00e4se, um den Druck in der Kammer A auf Ps = 0 zu senken. Der maximale Luftstrom kann dann mit Hilfe von Pn, D und der obigen Luftstromgleichung berechnet werden. Q ist der maximale Durchsatz, den das Gebl\u00e4se in freier Luft erreichen kann.<\/p>\n\n\n\n
Vier, der L\u00fcfter des Chassis-System Arbeitspunkte Punkt und Luft-Kanal Empfehlungen<\/p>\n\n\n\n
Die Leistung eines L\u00fcfters wird durch den Schnittpunkt der Luftwiderstandskennlinie PQ des Fahrgestellsystems und der P-Q-Kennlinie des L\u00fcfters bestimmt. Die L\u00fcfterkennlinie wird im Abschnitt \u00fcber die Messung des Luftstroms und des statischen Drucks erl\u00e4utert. Wenn die Struktur des Fahrgestellsystems fest ist, ist die PQ-Kennlinie des Fahrgestellsystems fest. Sie beschreibt, wie die Luft bei bestimmten Hindernissen und Innenwiderst\u00e4nden durch das Fahrgestellsystem str\u00f6mt. Der Str\u00f6mungswiderstand ist ungef\u00e4hr proportional zum Quadrat des Volumenstroms. Somit ist die Kurve des statischen Drucks in Abh\u00e4ngigkeit vom Luftstrom in einem Fahrwerkssystem eine quadratische Parabelform. Diese Kurve l\u00e4sst sich leicht experimentell ermitteln, indem man die Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Geh\u00e4usesystems bei verschiedenen Luftstr\u00f6mungsgeschwindigkeiten pr\u00fcft.<\/p>\n\n\n\n
Das volle Potenzial des L\u00fcfters kann nur dann ausgesch\u00f6pft werden, wenn der L\u00fcfter optimal platziert und die Luftkan\u00e4le des Fahrgestellsystems optimiert werden. Andernfalls wird die charakteristische L\u00fcfterkurve unterdr\u00fcckt, was zu einem reduzierten Luftstrom f\u00fchrt. Es folgen einige Empfehlungen f\u00fcr die Luftkan\u00e4le des Fahrgestellsystems, um den Widerstandsverlust des Fahrgestellsystems zu minimieren.<\/p>\n\n\n\n
Diese Berechnungen oder Empfehlungen basieren auf Ventilatoren der Serie 4715; sie gelten jedoch auch f\u00fcr andere Ventilatoren. Das nachstehende Diagramm zeigt die Kompression der charakteristischen Ventilatorkennlinie, die durch ein Hindernis in der N\u00e4he des Ventilatoreinlasses oder der Auslass\u00f6ffnung verursacht wird. X ist der Abstand zwischen dem Ventilator und dem Hindernis.<\/p>\n\n\n\n
Sonden, die den Luftdruck messen, haben einen geringeren Widerstandsverlust und verursachen mehr Ger\u00e4usche, wenn sie am Auslass angebracht sind. Ein Hindernis in der N\u00e4he des L\u00fcftereinlasses kann mehr L\u00e4rm verursachen als ein Hindernis am L\u00fcfterauslass.<\/p>\n\n\n\n
F\u00fcnftens: W\u00e4hlen Sie den Ventilator.<\/p>\n\n\n\n
Wenn Sie den erforderlichen Luftstrom absch\u00e4tzen, k\u00f6nnen Sie einen bestimmten L\u00fcfter ausw\u00e4hlen. \u00dcberlegen Sie zun\u00e4chst, ob der L\u00fcfter mit Wechselstrom oder Gleichstrom betrieben werden soll. Gleichstroml\u00fcfter sind teurer, weshalb in Geh\u00e4usesystemen fast ausschlie\u00dflich Wechselstroml\u00fcfter verwendet werden. Jetzt, wo dieser Preisunterschied weggefallen ist, sind Gleichstroml\u00fcfter aufgrund ihrer vielen Vorteile die beste Wahl. Ein Vorteil von Gleichstroml\u00fcftern ist ihre l\u00e4ngere Lebensdauer, und ein anderer ist, dass der Stromverbrauch um fast 60 Prozent niedriger ist als bei Wechselstroml\u00fcftern. Branchenexperten zufolge kann ein Temperaturanstieg von 10 \u00b0C die Lebensdauer von L\u00fcftern um bis zu 20.000 Stunden verk\u00fcrzen.<\/p>\n\n\n\n
Ein weiterer Auswahlfaktor ist, dass die Drehzahl eines Gleichstroml\u00fcfters direkt proportional zur Spannung ist, so dass er bei einem angemessenen Luftstrombedarf laufen kann. In der Regel l\u00e4uft der L\u00fcfter jedoch unterhalb der maximalen Drehzahl, was wiederum leiser und weniger leistungsstark ist.<\/p>\n\n\n\n
Zu den weiteren Vorteilen von Gleichstroml\u00fcftern geh\u00f6ren geringere EMI und RFI als bei Wechselstroml\u00fcftern. Au\u00dferdem m\u00fcssen die Konstrukteure bei AC-L\u00fcftern mit einem breiten Spektrum an Versorgungsspannungen und Frequenzen zurechtkommen. Bei der Verwendung von Gleichstroml\u00fcftern entfallen diese Probleme. Insgesamt ist die Verwendung eines Gleichstroml\u00fcfters einfacher als die eines Wechselstroml\u00fcfters.<\/p>\n\n\n\n
Die meisten Gleichstroml\u00fcfter sind sowohl in einer 12-V- als auch in einer 24-V-Ausf\u00fchrung erh\u00e4ltlich. Die h\u00f6here Spannung wird bevorzugt, da sie einen geringeren Strom und eine geringere Leistungsaufnahme zur Folge hat.<\/p>\n\n\n\n
Die Frequenz und Amplitude des vom Ventilator erzeugten Ger\u00e4uschs nimmt mit steigender Drehzahl zu. Wenn Sie die Wahl haben, w\u00e4hlen Sie einen Motor mit niedriger Drehzahl, um den L\u00e4rm zu reduzieren.<\/p>\n\n\n\n
Nachdem Sie die Anforderungen an den Luftstrom und den statischen Druck des Geh\u00e4usesystems abgesch\u00e4tzt haben, k\u00f6nnen Sie die vom Lieferanten bereitgestellten PQ-Kurven der L\u00fcfter konsultieren, um einen L\u00fcfter auszuw\u00e4hlen, der einen angemessenen K\u00fchlluftstrom liefert. Ingenieure sollten diese Kurven mit Vorsicht verwenden, da die tats\u00e4chliche PQ-Leistungskurve eines L\u00fcfters um bis zu 10% von der Leistung der angegebenen Nennkurve abweichen kann.<\/p>\n\n\n\n
Manchmal kann das Testen von Gebl\u00e4seleistungsdaten in freier Luft, die nicht richtig konfiguriert ist, zu einigen Fehlern f\u00fchren. Solche Fehler liegen ungef\u00e4hr zwischen 0,05 und 0,15 Zoll der Wassers\u00e4ule.<\/p>\n\n\n\n
Das Ger\u00e4usch hat keinen Einfluss auf die K\u00fchlung des L\u00fcfters, ist aber f\u00fcr das Geh\u00e4usesystem und den Benutzer sehr wichtig. Es sollte ein m\u00f6glichst leiser L\u00fcfter gew\u00e4hlt und Ma\u00dfnahmen zur Reduzierung des L\u00fcfterger\u00e4uschs getroffen werden.<\/p>\n\n\n\n
Eine M\u00f6glichkeit zur Ger\u00e4uschreduzierung besteht darin, den gr\u00f6\u00dftm\u00f6glichen L\u00fcfter zu verwenden. Bei einem bestimmten Luftstrom l\u00e4uft ein gr\u00f6\u00dferer L\u00fcfter mit einer niedrigeren Geschwindigkeit und erzeugt daher weniger L\u00e4rm.<\/p>\n\n\n\n
Wie bereits erw\u00e4hnt, erzeugen Gleichstroml\u00fcfter viel weniger EMI und RFI als Wechselstroml\u00fcfter. Bei Routineanwendungen stellen EMI und RFI von L\u00fcftern kein Problem dar. EMI und RFI k\u00f6nnen jedoch ein ernstes Problem darstellen, wenn das Ger\u00e4t in einer st\u00f6rungsempfindlichen Umgebung betrieben wird.<\/p>\n\n\n\n
Sechs, Fanleben<\/p>\n\n\n\n
Der Verschlei\u00df der Lager ist ein wichtiger Faktor f\u00fcr die Lebensdauer des Ventilators. Die meisten Ventilatorhersteller verwenden \u00e4hnliche Lager, so dass es bei den Lagern keine gro\u00dfen Unterschiede gibt. Die meisten Hersteller versprechen eine Lebensdauer von 50.000 Stunden; bei 40 Stunden pro Woche entspricht dies 25 Jahren. Ein Ventilator wird also wahrscheinlich l\u00e4nger halten als die Ger\u00e4te, die er k\u00fchlt. Wie bereits erw\u00e4hnt, nimmt die Temperatur des L\u00fcfters mit steigender Temperatur deutlich ab.<\/p>\n\n\n\n
UL verlangt, dass der Ventilator in der Lage sein muss, einen blockierten Rotor f\u00fcr 72 Stunden (15 Tage f\u00fcr AC-Ventilatoren) zu \u00fcberstehen, ohne Schaden zu nehmen und ohne zu \u00fcberhitzen. Der Ventilator muss auch in der Lage sein, nach Beseitigung der Ursache f\u00fcr den blockierten Rotor wieder anzulaufen und ordnungsgem\u00e4\u00df zu funktionieren.<\/p>\n\n\n\n
Die Impedanz begrenzt den Strom in der Wicklung des AC-L\u00fcfters, aber der DC-L\u00fcfter ben\u00f6tigt eine elektronische Sperre am Rotor, um den Strom bei einem Ausfall zu begrenzen. Derzeit sind mehrere Arten von Schutzvorrichtungen im Einsatz, aber nicht alle bieten einen automatischen Neustart. Konstrukteure von Geh\u00e4usesystemen sollten die L\u00fcfterschutztypen sorgf\u00e4ltig pr\u00fcfen, um sicherzustellen, dass Gleichstroml\u00fcfter nach Beseitigung eines Hindernisses automatisch wieder anlaufen. Sie sollten auch sicherstellen, dass das Schutzgeh\u00e4usesystem bei intermittierenden Stromunterbrechungen gut funktioniert.<\/p>\n\n\n\n
Sieben, der Lufteinlass (Gebl\u00e4se) oder der Auslass (Absaugung)?<\/p>\n\n\n\n
Die Konstrukteure k\u00f6nnen w\u00e4hlen, ob sie L\u00fcfter installieren, um hei\u00dfe Luft aus dem Geh\u00e4usesystem abzusaugen, oder um k\u00fchle Luft in das Geh\u00e4usesystem zu blasen. Theoretisch wird dieselbe Luftmenge zur W\u00e4rmeabfuhr verwendet, egal ob sie abgesaugt oder eingeblasen wird. In der Praxis hat jedoch jede Anordnung ihre Vor- und Nachteile. Die in den L\u00fcfter gesaugte Luft hat eine laminare Str\u00f6mung. Durch die laminare Str\u00f6mung wird die Geschwindigkeit des Luftstroms gleichm\u00e4\u00dfig \u00fcber das gesamte Geh\u00e4usesystem verteilt. Dies ist wichtig, um stagnierende Luft (Wirbelbereiche) und lokale Temperaturspitzen zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n
Die aus dem Ventilator austretende Luft ist turbulent. Die W\u00e4rme\u00fcbertragung in einem turbulenten Luftstrom kann doppelt so hoch sein wie bei einem laminaren Luftstrom mit demselben Volumenstrom. Im Allgemeinen ist der Bereich der turbulenten Luftstr\u00f6mung in der N\u00e4he der Abluft\u00f6ffnung des Ventilators jedoch sehr begrenzt, so dass es entscheidend ist, einen gut konzipierten Luftstr\u00f6mungsweg f\u00fcr das gesamte Schranksystem zu entwickeln. Die Fl\u00e4che der Entl\u00fcftung sollte mindestens 50% gr\u00f6\u00dfer sein als die L\u00fcfter\u00f6ffnung.<\/p>\n\n\n\n
Es muss darauf geachtet werden, dass es im Ventilator nicht zu einer Luftr\u00fcckf\u00fchrung kommt, d. h. dass keine hei\u00dfe Luft aus dem Ventilatorausgang zur\u00fcckstr\u00f6mt. Viele K\u00fchleigenschaften des Luftstroms k\u00f6nnen aufgrund von Problemen mit der Luftr\u00fcckf\u00fchrung verloren gehen. Mit Hilfe von Luftleitblechen kann das Ph\u00e4nomen der R\u00fcckstr\u00f6mung von Luft beseitigt werden. Der Weg des Luftstroms muss der Weg des geringsten Widerstands sein.<\/p>\n\n\n\n
Baugruppen und Komponenten innerhalb des Geh\u00e4usesystems sollten so platziert werden, dass der Luftstrom direkt gek\u00fchlt werden kann und dass die nat\u00fcrliche Konvektionsk\u00fchlung genutzt wird. Vermeiden Sie die Platzierung gro\u00dfer Komponenten, die den Luftstrom zu kleineren Ger\u00e4ten blockieren. Falls erforderlich, m\u00fcssen Umlenkbleche verwendet werden, um den Luftstrom zu den Ger\u00e4ten mit h\u00f6heren Temperaturen zu leiten.<\/p>\n\n\n\n