Fan Speed Control Techniques in PCs
Analog Devices offers a comprehensive set of hardware monitoring products for use in desktop and notebook PCs, and servers. Intelligent systems-monitoring devices make possible sophisticated fan speed control techniques to provide adequate cooling and maintain optimal thermal performance in the system. During the past year a family of products, including the ADM1029 Dual PWM Fan Controller and Temperature Monitor, the ADM1026, and ADM1030/31 Complete, ACPI-Compliant, Dual-Channel ±1°C Remote Thermal Monitor with integrated fan controller, for one or two independent fans, have been developed. They build on the core technology used in the ADM102x PC System Monitor product portfolio (see also Analog Dialogue 33-1 and 33-4). Providing fan speed control based on the temperatures measured within the system, these new products offer more-complete thermal-management solutions. We discuss here the need for this level of sophisticated control and the issues inherent in providing it.
Background
As the new millennium dawns, processors are achieving speeds of 1 GHz and more. Their impressive improvements in speed and system performance are accompanied by the generation of increasing amounts of heat within the machines that use them. The need to safely dissipate this heat, along with moves in the computing industry to develop «Green PCs» and user-friendly machines (as Internet appliances become mainstream) has driven the need for and development of more sophisticated cooling and thermal management techniques.
PCs have also begun to become smaller and less conventional in size and shape-as can be seen in any of the latest concept PCs or slim-line notebooks on the market. Rigid power dissipation specifications such as «Mobile power guidelines ’99» (Ref. 1) stipulate how much heat may be safely dissipated through a notebook’s keyboard without causing user discomfort. Any excess heat must be channeled out from the system by other means, such as convection along heat pipes and a heat-spreader plate, or the use of a fan to move air through the system.
Industry Standards
The development of the new thermal management/speed control products was motivated by the ACPI and IPMI standards. The advanced configuration and power interface
Power management is defined as «Mechanisms in hardware and software to minimize system power consumption, manage system thermal limits, and maximize system battery life. Power management involves tradeoffs among system speed, noise, battery life, processing speed, and ac power consumption.
«
Consider first a notebook-PC user who types trip reports while flying across oceans or continents. Which characteristic is more important, maximum CPU performance or increased battery life? In such a simple word-processor application, where the time between a user’s keystrokes is almost an eternity in CPU clock cycles, maximum CPU performance is nowhere near as critical as continuous availability of power. So CPU performance can be traded off against increased battery life. On the other hand, consider the user who wants to watch the latest James Bond movie in full-motion, full-screen, mind-numbing sound and brightness, on digital versatile disk (DVD). It is critical that the system operates at a level of performance to decode the software fast enough, without dropping picture or audio frames. In this situation CPU performance cannot be compromised. Therefore, heat generation will be at top levels, and attention to thermal management will be of paramount importance to obtain top performance without impairing reliability.
What then is ACPI? ACPI is a specification that describes the interface between components and how they behave. It is not a purely software or hardware specification, since it describes how the BIOS software, OS software, and system hardware should interact.
The ACPI specification outlines two distinct methods of system cooling: passive cooling and active cooling. Passive cooling relies on the operating-system (OS) and/or basic input/output-system (BIOS) software to reduce CPU power consumption in order to reduce the heat dissipation of the machine. How can this be achieved? By making intelligent decisions such as entering Suspend mode if no keystroke or other user interaction has been detected after a specified time. Or if the system is doing some intensive calculations, such as 3D processing, and is getting dangerously hot, the BIOS could decide to throttle (slow down) the CPU clock. This would reduce the thermal output from the machine, but at the cost of overall system performance.
So, what about active cooling? In an actively cooled system, the OS or BIOS software takes a direct action, such as turning on a CPU mounted fan, to cool down the processor. It has the advantage that the increased airflow over the CPU’s metal slug or heat-sink allows the heat to be drawn out of the CPU relatively quickly. In a passively cooled system, CPU throttling alone will prevent further heating of the CPU, but the thermal resistance of the heatsink to «still air» can be quite large, meaning that the heatsink would dissipate the heat to the air quite slowly, delaying a return to full-speed processing. Thus, a system employing active cooling can combine maximum CPU performance and faster heat dissipation. However, operation of the fan introduces acoustic noise into the system’s environment and draws more power.
Figures 1 and 2 are examples of temperature scales that illustrate the respective tradeoffs between performance, fan acoustic noise, and power consumption / dissipation. In order for a system-management device to be ACPI compliant, it should be capable of signaling limit crossings at, say, 5°C intervals, or SCI (system-control interrupt) events, that a new out-of-limit temperature increment has occurred.
These events provide a mechanism by which the OS can track the system temperature and make informed decisions as to whether to throttle the CPU clock, increase/decrease the speed of the cooling fan, or take more drastic action. Once the temperature exceeds the _CRT (critical temperature) policy setting, the system will be shut down as a fail-safe to protect the CPU. The other two policy settings shown in Figures 1 and 2 are _PSV (passive cooling, or CPU clock throttling) and _ACx. (active cooling, when the fan switches on).
In Figure 1 (performance mode), the cooling fan is switched on at 50°C. Should the temperature continue to rise beyond 60°C, clock throttling is initiated. This behavior will maximize system performance, since the system is only being slowed down at a higher temperature. In Figure 2 (silent mode), the CPU clock is first throttled at 45 degrees C. If the temperature continues to rise, a cooling fan may be switched on at 60 degrees C. This reduced-performance mode will also tend to increase battery life, since throttling back the clock reduces power consumption.
Figure 3 shows how the limits of the temperature measurement bands track the temperature measurement. Each limit crossing produces an interrupt.
Figure 3. Tracking temperature changes by moving limits and generating interrupts.The intelligent platform management interface
(IPMI) specification (Ref. 2) brings similar thermal management features to servers. IPMI is aimed at reducing the total cost of ownership (TCO) of a server by monitoring the critical «heartbeat» parameters of the system: temperature, voltages, fan speeds, and PSUs (power-supply units). Another motivation for IPMI is the need for interoperability between servers, to facilitate communication between baseboards and chassis. IPMI is based on the use of a 5-volt I2C bus, with messages sent in packet form. Further information on IPMI is available from the Intel web site at http://developer.intel.com/design/servers/ipmi/.All members of the Analog Devices Temperature and Systems-Monitoring (TSM) family are ACPI and IPMI compliant.
Temperature Monitoring
The prerequisite for intelligent fan-speed control within PCs is the ability to measure both system and processor temperature accurately. The temperature monitoring technique used has been the subject of many articles (for example, see
ΔVBE = kT/q × ln(N)
where:
k = Boltzmann’s constant
q = electron charge magnitude
T = absolute temperature in kelvins
N = ratio of the two currents
Figure 4.
Basic TDM signal-conditioning circuit.In any CPU, the most relevant temperature is that of the «hot spot» on the die. All other temperatures in the system (including the heat-sink temperature) will lag the rise in this temperature. For this reason, practically every CPU (manufactured since the early Intel Pentium II processors) contains a strategically located transistor on its die for thermal monitoring. It gives a true, essentially instantaneous, profile of die temperature. Figure 5 shows temperature profiles in a system repeatedly entering and waking-up from suspend mode. It compares the temperatures measured by a thermistor attached to the CPU’s heat-sink and by the substrate thermal diode. In the short interval for the actual die temperature to change back and forth by about 13 degrees, the heat-sink thermistor cannot sense any change.
Figure 5. Comparison of temperatures measured by a heat-sink thermistor and by TDM during a series of entrances to and exits from suspend mode.
Temperature to Fan Control
With an accurate temperature monitoring method established, effective fan control can be implemented! The technique, in general, is to use TDM to measure temperature, with the sensing transistor either integrated on-chip or externally placed as near as possible to a hot-spot, and setting the fan speed at a level that will ensure sufficient heat transport at that temperature. Various operating parameters of the control loop will be programmable, such as minimum speed, fan start-up temperature, speed versus temperature slope, and turn on/off hysteresis. The speed control approaches described will include on-off, continuous («linear»), and pulse-width modulation (PWM).
Fan-control methods: Historically, the range of approaches to fan speed control in PCs is from simple on-off control to closed-loop temperature-to-fan speed control.
Two-step control: This was the earliest form of fan speed control adopted in PCs.
The BIOS would measure the system temperature (originally using a thermistor in close proximity to the CPU) and decide whether to switch a cooling fan fully on or off. Later, PCs used more-accurate TDM-based temperature monitors to implement the same two-step fan control.
Three-step control: The BIOS or Operating System again measures the temperature using a thermistor or thermal diode and, based on software settings, decides whether to turn the fan fully on, fully off, or set it to run at half-speed.
Linear fan-speed control: This more-recent method of fan-speed control is also known as voltage control. The BIOS or OS reads the temperature from the TDM measurement circuit and writes back a byte to an on-chip DAC, to set the output voltage in order to control the speed of the fan. An example of an IC fan controller of this type is the ADM1022, which has an 8-bit DAC on-chip with an output voltage range of 0 V to 2.5 V. It works with an external buffer amplifier having appropriate design ratings for the chosen fan.
The ADM1022 also contains default automatic hardware trip points that cause the fan to be driven at full-speed in the event that its TDM circuit detects an over-temperature condition. The debut of these types of devices signified the emergence of automatic fan-speed control, where some of the decision-making is moved from OS software to system-monitoring hardware.
Pulse-width-modulation (PWM) fan-speed control: In ADI’s systems-monitoring product line, these PWM types are the most recent fan control products. The BIOS or OS can read the temperature from the TDM device and control the speed of the cooling fan by adjusting the PWM duty cycle applied to it.
It’s worth noting that all of the above methods of fan speed control rely on CPU or host intervention to read the temperature from the TDM device over the 2-wire System Management Bus. The thermal management software executed by the CPU must then decide what the fan speed should be and write back a value to a register on the systems monitor IC to set the appropriate fan speed.
An obvious next step in the evolution of fan speed control is to implement an automatic fan speed control loop, which could behave independently of software and run the fan at its optimum speed for a given chip temperature. There are many benefits to such closed-loop speed control.
Once the systems monitoring device has been initialized (by loading limit registers with required parameters), the control loop is then completely independent of software, and the IC can react to temperature changes without host intervention. This feature is especially desirable when a catastrophic system failure occurs, from which the system is unable to recover. If the PC crashes, the power management software in the OS is no longer executing, which results in loss of thermal management! If the PC cannot read the temperature being measured (since the PC has crashed), then it cannot be expected to set the correct fan speed to provide the required level of cooling.
The other tangible benefit of a closed-loop implementation is that it will operate the fan at the optimum speed for any given temperature.
This means that both acoustic noise and power consumption are reduced. Running a fan at full-speed maximizes both power consumption and acoustic noise. If the fan speed can be managed effectively through loop optimization, running only as fast as needed for a given temperature, power drain and audible fan noise are both reduced. This is an absolutely critical requirement in battery-powered notebook PC applications where every milliampere of current (or milliamp-second of charge) is a precious commodity.
Automatic Fan-Speed Control Loop
Here’s how one might implement an automatic fan-speed control loop, which will measure temperature using TDM techniques and set the fan speed appropriately as a function of temperature. Programmable parameters allow more complete control of the loop. The first register value to be programmed is TMIN. This is the temperature (corresponding to ACx) at which the fan will first switch on, and where fan speed control will begin.
Speed is momentarily set at maximum to get the fan going, then returned to the minimum speed setting (see Figure 6). The parameter that allows control of the slope of the temperature-to-fan speed function is the range from TMAX to TMIN, or TRANGE. The programmed values for TMIN and TRANGE define the temperature at which the fan will reach maximum speed, i.e. TMAX = TMIN + TRANGE. Programmed temperature range is selectable: 5&de;C, 10°C, 20°C, 40°C and 80°C. In order to avoid rapid cycling on and off in the vicinity of TMIN, hysteresis is used to establish a temperature below TMIN, at which the fan is turned off. The amount of hysteresis that can be programmed into the loop is 1°C to 15°C. This fan control loop can be supervised by OS software over the SMBus and the PC can decide to override the control loop at any time.
PWM vs. Linear Fan-Speed Control
One might ask why pulse-width modulation is desirable if linear fan speed control is already in widespread use.
Consider a 12-V fan being driven using linear fan-speed control. As the voltage applied to the fan is slowly increased from 0 V to about 8 V, the fan will start to spin. As the voltage to the fan is further increased, the fan speed will increase until it runs at maximum speed when driven with 12 V. Thus the 12-V fan has an effective operating window between 8 V and 12 V; with a range of only 4 V available for use in speed control.
The situation becomes even worse with the 5-V fan that would be used with a notebook PC. The fan will not start until the applied voltage is about 4 V. Above 4 V, the fan will tend to spin near full-speed, so there is little available speed control between 4 and 5 volts. Thus, linear fan speed control is unsuitable for controlling most types of 5V fans.
With pulse-width modulation (PWM), maximum voltage is applied for controlled intervals (the duty cycle of a square wave, typically at 30 to 100 Hz).
As this duty cycle, or ratio of high time to low time, is varied, the speed of the fan will change.
At these frequencies, clean tach (tachometer) pulses are received back from the fan, allowing reliable fan speed measurement. As drive frequencies go higher, there are problems with insufficient tach pulses for accurate measurement, then acoustic noise, and finally electrical spikes corrupting the tach signal. Therefore, most PWM applications use low frequency excitation to drive the fan. The external PWM drive circuitry is quite simple. It can be accomplished (Figure 7) with a single external transistor or MOSFET to drive the fan. The linear fan-speed-control equivalent, driven by an analog speed voltage, requires an op amp, a pass transistor, and a pair of resistors to set the op-amp gain.
Figure 7. PWM drive circuit compared with a linear drive circuit.How is the fan speed measured? A 3-wire fan has a tach output, which usually outputs 1, 2, or 4 tach pulses per revolution, depending on the fan model.
This digital tach signal is then directly applied to the tach input on the systems-monitoring device. The tach pulses are not counted, because a fan runs relatively slowly, and it would take an appreciable amount of time to accumulate a large number of tach pulses for a reliable fan speed measurement. Instead, the tach pulses are used to gate an on-chip oscillator running at 22.5 kHz through to a counter (See Figure 8). In effect, the tach period is being measured to determine fan speed. A high count in the tach value register indicates a fan running at low speed (and vice versa). A limit register is used to detect sticking or stalled fans.
What other issues are there with fan speed control?
When controlling a fan using PWM, the minimum duty cycle for reliable continuous fan operation is about 33%. However, a fan will not start up at 33% duty cycle because there is not enough power available to overcome its inertia. As noted in the discussion of Figure 6, the solution to this problem is to spin the fan up for 2 seconds on start-up.
If the fan needs to be run at its minimum speed, the PWM duty cycle may then be reduced to 33% after the fan has spun up, and it is protected from stalling by the hysteresis.
Fan Stalls & Fan Failures
Nevertheless, the possibility can arise that a fan may stall at some time while used in a system. Causes may include a fan operating too slowly, or dust build-up preventing it from spinning. For this reason, the Analog Devices systems monitors have an on-chip mechanism based on the fan’s tach output to detect and restart a stalled fan. If no tach pulses are being received, the value in the Tach Value register will exceed the limit in the Tach Limit Register and an error flag will be set. This will cause the controller to attempt to restart the fan by trying to spin it up for 2 seconds. If the fan continues to fail, for up to 5 attempted restarts, a catastrophic fan failure is acknowledged to exist, and a FAN_FAULT pin will assert to warn the system that a fan has failed.
In two-fan dual-controller systems, the second fan can be spun-up to full speed to try to compensate for the loss in airflow due to the failure of the first fan.
Summary
Superior thermal-management solutions continue to be developed and offered to the computing industry by Analog Devices. The techniques developed for the ADM1029, ADM1030/31 and ADM1026 take thermal management within PCs to a new level. These devices are packed with features such as temperature monitoring, automatic temperature control in hardware, fan-speed measurement, support for backup and redundant fans, fan-present and fan-fault detection, programmable PWM frequency and duty cycle. As power guidelines become more stringent, and PCs run significantly hotter, more-sophisticated temperature-measurement and fan-speed-control techniques are being developed to manage the systems of the future more effectively.
Ссылки
1.
Intel: Mobile Power Guidelines ’99 Revision 1.00.
2. What is IPMI?
| Whether the CPU fan speed control function is supported will depend on the CPU cooler you install. hu.gigabyte.com |
Наличие опции управления скоростью вращения вентилятора СО процессора зависит от характеристик установленной системы охлаждения ЦП. gigabyte.am |
| The aforementioned fan speed control maintains a pressure setpoint value, but does not take into account that […] when the air flow decreases, required the […]pressure level also decreases. trox.it |
Рассмотренный выше регулятор скорости вращения вентилятора поддерживает необходимое значение давления, но [. ..]при этом не учитывается тот факт, что при снижении […]расхода воздуха требуемый уровень давления также снижается. trox.ru |
| Two cooling zones with fan speed control system, hot swap docking station for 2,5″ or 3,5″ HDD and two Super-Speed […] USB 3.0 ports. chieftec.eu |
Две охлаждаемые зоны с системой контроля скорости вращения вентиляторов, док-станция с возможностью «горячей» […] замены для 2,5″ или 3,5″ HDD, и два разъёма Super-Speed USB 3.0. chieftec.eu |
By sending information detected by these […] sensors to the control section, they perform fan speed control, automatic start/stop or other controls.allchemi.com |
Передавая полученную от датчиков информацию [. ..] управляющему центру, они регулируют скорость вращения вентилятора, автоматически включаются/выключаются, […]или выполняют другие операции. allchemi.com |
Economic […] operation is only possible with fan speed control according to the specified […]requirements. trox.it |
Работа системы будет […] экономичной только при регулировании скорости вентилятора в соответствии с требованиями […]проекта. trox.ru |
e. The most efficient and all self […] controlled system to current load conditions : The automatic capacity control system is available with fan speed control in cooling tower and BLDC motor in solution pump controlling fan speed and circulation quantity of solution according to a required load. allchemi.com |
Самая эффективная и […] самостоятельно контролируемая система в настоящем режиме нагрузки: Автоматическая система контроля емкости с управлением скоростью вентилятора в стояке водяного охлаждения и двигателем BLDC в насосе растворения, контролирующим скорость вентилятора и циркуляционным […]количеством растворителя […]в соответствии с требуемой нагрузкой. allchemi.com |
| When the equipment is operated with a variable fan speed control device, steps must be taken to avoid operating […] at or near to the fan’s «critical speed». baltimore-aircoil.ru |
Когда оборудование работает с устройством регулировки скорости вращения вентилятора, необходимо принять меры для […] предотвращения работы вентилятора на частотах, близких к критической. baltimore-aircoil.ru |
| In its basic design the fan speed is controlled in 3 stages, but can, via a 0-10V signal, govern an external controller (ADSR54 or frequency inverter) to provide fully variable control. frico.se |
В базовом варианте завесы имеют 3 ступени скорости, однако, при необходимости с помощью управляющего сигнала 0-10В можно организовать плавное управление режимом скорости (пульт ADSR54 или частотный инвертор). frico.se |
| Fan speed is controlled by regulating the amount of hydraulic […] oil passing through the fan motor. sauer-danfoss.com |
Скорость вентилятора регулируется за счет изменения объема гидравлического […] масла, проходящего через гидромотор вентилятора. sauer-danfoss.ru |
The alteration of the volume flow is often too small […]or too high when the control is done […] with damper or inlet guide vane (1), whereas the volume flow changes linearly to the speed when the fan has a variable speed control (2).reitz-ventilatoren.de |
При регулировании регулятором закрутки […]или дроссельными органами изменение […] расхода зачастую слишком низкое или высокое (1), в то время как при регулировании числа оборотов расход изменяется линейно с числом оборотов.reitz-ventilatoren.de |
| Where the smoothness of the machine is concerned, fans with speed control have three decisive advantages over fans that are controlled with dampers or inlet […] guide vanes. reitz-ventilatoren.de |
В отношении малошумного хода у систем с регулированием числа оборотов есть два решающих преимущества по сравнению с регулированием вентиляторов регулятором […] закрутки и дроссельными органами. reitz-ventilatoren.de |
All the car’s normal systems such as lighting, radio etc. work normally even when the engine has been […]stopped automatically, except that some […] equipment may have its function temporarily reduced, e.g. climate control fan speed or extremely high audio system volume.esd.volvocars.com |
работают в обычном режиме даже при включении режима авто-стопа двигателя, при […]этом возможен ограниченный […] режим работы некоторого оборудования, например, скорости вентилятора климатической установки или слишком громкого звука […]аудиосистемы. esd.volvocars.com |
| In the AUTO control mode the fan speed is increased or decreased on the basis of the signal from the thermostat, and thus […] the air capacity and […]the heating capacity in function of the temperature difference. flowair.com |
В АВТОМАТИЧЕСКОМ режиме управления скорость вращения вентилятора увеличивается или уменьшается в зависимости от сигнала […] термостата, также как […]расход воздуха и мощность нагрева – в зависимости от разницы между заданной и фактической температурой. flowair.com |
| The speed regulation hand wheel is inactive in the AUTO mode (setting to minimum switches off the fan control). flowair.com |
Ручка регулировки скорости дезактивирована в АВТОМАТИЧЕСКОМ режиме (переключение в минимальное положение отключает управление вентилятором). flowair.com |
| At the first use the fan speed should be corrected until the […] operational temperature has been reached. et.amazone.de |
При первом […] вводе в эксплуатацию частота вращения вентилятора должна корректироваться […]до достижения рабочей температуры. et.amazone.de |
| A three-phase transformer which controls the fan speed by altering the supply voltage in […] five fixed steps. systemair.com |
Трехфазный регулятор, который управляет скоростью вентиляторов, изменяя подаваемое напряжение. systemair.com |
When the fan is operated after a prolonged period of […] standstill again the pre-set fan speed will only be reached […]when the hydraulic oil has reached its operational temperature. et.amazone.de |
Если вентилятор после длительного перерыва […]снова вводится в эксплуатацию, то […] установленная частота вращения вентилятора будет достигнута […]лишь тогда, когда гидравлическое […]масло нагреется до рабочей температуры. et.amazone.de |
He introduced GRPE-59-06 proposing to […]update in Regulation No. 83 the […] specifications for the proportional speed fan which might be used during the testing […]of vehicles on the chassis dynamometer. daccess-ods.un.org |
Он представил документ GRPE-59-06, содержащий предложение […]по обновлению приведенных […] в Правилах № 83 спецификаций для вентилятора с пропорциональной скоростью вращения, […]который может использоваться […]в ходе испытаний транспортных средств на динамометрическом стенде. daccess-ods.un.org |
| Unlike previous inverters, the V1000 delivers optimum speed control and high starting torque thanks to the current vector control. downloads.industrial.omron.eu |
Двухпроцессорная архитектура и встроенное векторное регулирование Оптимальные характеристики регулирования скорости и высокий пусковой момент, достигнутые за счет применения регулирования […] по вектору тока, выгодно отличают […]V1000 от любого предшествующего инвертора. downloads.industrial.omron.eu |
| Nederman fan control units (often used in smaller systems) activate the central fan only during welding operations. nederman.com |
Контрольный блок вентилятора марки Nederman (часто используемый в меньших по размеру системах) подключает центральный вентилятор только во время сварочных работ. nederman.ru |
We recommend using Bluehill test software […]package to input […] specimen parameters, set the desired speed control, automatically calculate the desired […]results and statistics, […]and finally to product a test report or send to a network database. instron.com |
Рекомендуется использовать пакет программного обеспечения Bluehill […]для ввода параметров […] образцов испытаний, установки контроля над скоростью проведения испытания, автоматического […]подсчета результатов […]и статистики, и наконец, для составления отчета о проведении испытания и его отправки в базу данных по сети. instron.ru |
The engine speed […] (and also the fan speed for M 250 and M 350 models) is adjusted and the inlet valve electronically controlled at partial load […]to reduce fuel consumption […]from five to ten percent compared with conventional pneumatic control methods. kaeser.com |
Благодаря согласованию оборотов двигателя (в M250 и M350 контролируется также число оборотов вентилятора) и электронно-регулируемому […] впускному клапану экономия […]потребления топлива составляет 5-10% в сравнении с обычным пневматическим регулированием. kaeser.ru |
Other aspects such as efficiency, modular cabling compatible with other SilverStone PSUs, and […]adjustable switches for multi/single […] rail, voltage tweak, and fan control are vastly improved to […]make this the most thought-after […]power supply for elites among IT professionals, PC power users, and overclockers. silverstonetek.com |
Значительно улучшены другие аспекты, такие как эффективность, модульные кабели, совместимые с другими блоками питания SilverStone, настраиваемые переключатели […]для нескольких шин или одной шины […] питания, изменение напряжений и управление вентиляторами, […]что делает этот блок питания […]незаменимым для элиты среди ИТ-профессионалов, продвинутых пользователей и оверклокеров. silverstonetek.com |
| All fans of this new range of ECPRODUCTS are easily speed controllable without the need of any further speed control devices. allchemi.com |
Всеми вентиляторами новой серии ECPRODUCTS легко управлять и они не нуждаются в оснащении особыми устройствами контроля скорости. allchemi.com |
To save energy and operation cost Nederman offers a […] wide selection of motor dampers, fan control units and fan inverters, complementing stationary […]units for energy efficient on-torch […]welding fume and smoke extraction. nederman.com |
С целью энергосбережения и производственных […]затрат компания Nederman […] предлагает широкий выбор блоков охлаждения двигателей, контроля работы вентиляторов и их инверторов, […]которые обслуживают […]стационарные энергоэффективные насадкидля удаления сварочного дыма, монтирующиеся на сварочных факелах. nederman.ru |
The text reproduced below was adopted by the Working Party on Pollution and Energy (GRPE) at its sixtieth […]session in order to update […] the specifications for the proportional speed fan which can be used during testing of the […]vehicle on the chassis […]dynamometer and to bring in the line the requirements for type VI test with those of the European Union directive 2001/100/EC. daccess-ods.un.org |
Приведенный ниже текст был принят Рабочей группой по проблемам энергии и загрязнения окружающей среды (GRPE) на […]ее шестидесятой сессии […] в целях обновления технических требований для вентилятора с пропорциональной скоростью вращения, […]который может использоваться […]в ходе испытаний транспортных средств на динамометрическом стенде, а также согласования требований в отношении испытания типа VI с директивой 2001/100/EC Европейского союза. daccess-ods.un.org |
OUTDOOR UNIT QUIET operation lowers the noise level of the outdoor unit by […] changing the frequency and fan speed on the outdoor unit.daikin.pt |
В режиме ТИХОЙ РАБОТЫ […]НАРУЖНОГО БЛОКА понижается уровень шума наружного […] блока благодаря изменению частоты и скорости вентилятора […]в наружном блоке. daikin.ru |
Elevators and escalators offer some of the most […]visible examples of the benefits of […] VACON AC drives and speed control, such as smooth […]acceleration and deceleration, as they […]continually travel up and down in buildings, mines and industrial areas throughout the world. vacon.com |
Лифты и эскалаторы являются […]наиболее ярким примером […] преимуществ приводов переменного тока VACON и управления скоростью […]движения (например, плавное ускорение […]и замедление), поскольку они постоянно перемещаются вверх и вниз в зданиях, в шахтах и в промышленных зонах во всем мире. vacon.com |
The Baltiguard® Drive System shall include the main fan motor as listed in the manufacturer’s published literature and a pony motor […]sized for approximately 1/3 of […] design kW and 2/3 of design fan speed to optimize energy savings […]during non-design load conditions. baltimoreaircoil.eu |
Система привода Baltiguard® должна включать главный электромотор вентилятора, соответствующий указанному в опубликованной литературе производителя, и […]вспомогательный электромотор, […] обеспечивающий примерно 1/3 проектной мощности и 2/3 проектной скорости вентилятора, […]и предназначенный для […]оптимизации экономии энергии в периоды, когда нагрузка не является номинальной. baltimoreaircoil.eu |
Power fan speed что это
Название опции:
Power Fan Speed
Описание:
Данная информационная опция позволяет уточнить текущую скорость вращения дополнительного вентилятора системного блока, подключенного к соответствующему разъему на материнской плате. Исходя из названия опции, скорее всего речь идет о вентиляторе, расположенном на задней панели системного блока или о вентиляторе самого блока питания, имеющего выход для внешнего тахометра.
Если материнская плата допускает подключение нескольких корпусных вентиляторов, рядом будут представлены опции, отображающие скорость остальных вентиляторов.
Когда дополнительный вентилятор не имеет встроенного тахометра или подключен напрямую к блоку питания, вместо реального значения выводится или NA.
В некоторых реализациях BIOS присутствует цветовое выделение выводимой информации. Если число оборотов в пределах нормы, вы увидите синие цифры, если же оно опустилось до слишком низких значений, цвет цифр сменится на красный. Впрочем, система предупреждения нередко ошибочно срабатывает при использовании тихоходного вентилятора, даже когда он работает в штатном режиме. Если при этом выводятся предупреждающие надписи на этапе загрузки, включается звуковая сигнализация, контроль скорости вентилятора необходимо отключить, выбрав для опции значение Disabled или Ignore. Во всех остальных случаях нет необходимости в запрете мониторинга.
Опция Power Fan Speed отображает информацию о текущей скорости вращения вентилятора блока питания (количество оборотов в минуту).
Monitor (или Enabled) – измерение и контроль скорости вращения вентилятора производится;
Ignored (или Disabled) – данный параметр не отслеживается.
В статьях о подключении передней панели и включении платы без кнопки мы коснулись вопроса контактных разъёмов для подключения периферии. Сегодня мы хотим рассказать об одном конкретном, который подписан как PWR_FAN.
Что это за контакты и что к ним подключать
Контакты с названием PWR_FAN можно найти практически на любой материнской плате. Ниже изображен один из вариантов этого разъёма.
Чтобы понять, что к нему нужно подключать, поподробнее изучим название контактов. «PWR» – аббревиатура от Power, в данном контексте «питание». «FAN» означает «вентилятор». Поэтому делаем логичный вывод – данная площадка предназначена для подключения вентилятора блока питания. В старых и некоторых современных БП существует выделенный вентилятор. Его можно подключить к материнской плате, например, в целях мониторинга или регулировки скорости.
Однако у большинства блоков питания такая возможность отсутствует. В таком случае к контактам PWR_FAN можно подключить дополнительный корпусный кулер. Дополнительное охлаждение может требоваться для компьютеров с мощными процессорами или видеокартами: чем производительнее данное аппаратное обеспечение, тем сильнее оно греется.
Как правило, разъём PWR_FAN состоит из 3 точек-пинов: земли, подачи питания и контакта управляющего датчика.
Обратите внимание на то, что отсутствует четвертый PIN, который отвечает за контроль скорости вращения. Это значит, что регулировать обороты вентилятора, подключенного к этим контактам, не получится ни через BIOS, ни из-под операционной системы. Впрочем, на некоторых продвинутых кулерах такая возможность присутствует, но реализована через дополнительные подключения.
Кроме того, нужно быть внимательным и с питанием. На соответствующий контакт в PWR_FAN подается 12V, но на некоторых моделях это всего 5V. От этого значения зависит скорость вращения кулера: в первом случае он будет крутиться быстрее, что позитивно сказывается на качестве охлаждения и негативно на сроке работы вентилятора. Во втором — ситуация прямо противоположная.
В заключение хотим отметить последнюю особенность – хотя к PWR_FAN можно подсоединить кулер от процессора, делать этого не рекомендуется: БИОС и операционная система не смогут управлять данным вентилятором, что может привести к ошибкам или поломке.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.
Понимание основных законов о вентиляторах
Джефф Эдвардс, технический инженер по продукции Axair Fans UK Limited, объясняет три основных закона о вентиляторах в применении к исследованиям вентиляции складских помещений.
Законы вентилятора — это группа полезных уравнений для определения эффектов изменения скорости, диаметра вентилятора и плотности воздуха в системе. Они наиболее полезны для определения влияния экстраполяции известной производительности вентилятора на желаемую производительность.Короче говоря, основные законы вентилятора используются для выражения взаимосвязи между производительностью вентилятора и мощностью.
Для начала рассмотрим только влияние изменения скорости вентилятора на расход, давление и потребляемую мощность. Предположим, что размер вентилятора и плотность воздуха должны оставаться постоянными.
Первые три вывода законов вентилятора основаны на нескольких предположениях:
- То, что нет большой разницы в изменении скорости вращения рассматриваемой крыльчатки, что создает значительные различия в плотности крыльчатки. воздуха.Однако вряд ли это будет проблемой. Вы не будете смотреть на ситуации, выходящие за рамки расчетной скорости крыльчатки. Игнорируя специальные приложения, верхний предел оборотов будет примерно 3600 (частота подачи 60 Гц)
- То, что диаметр вентилятора не изменится
Правила первого вентилятора: Объем воздуха
Первый закон вентиляторов — полезный инструмент при вычислении объемного расхода, обеспечиваемого вентилятором при регулировании скорости, или, наоборот, при определении числа оборотов в минуту для подачи необходимого объема воздуха и, следовательно, частоты для установки привода с регулируемой скоростью (VSD ) к.
Объемный расход (V, м³ / час) изменяется прямо пропорционально соотношению скорости вращения (об / мин) рабочего колеса.
Уравнение 1.
Где:
: Объем 1, м³ / час — Исходный объем воздуха
: Объем 2, м³ / час — Новый Объем воздуха
: 1 об / мин — исходная скорость
: 2 об / мин — новая скорость
Объем воздуха Пример — промышленный склад, технологическое оборудование.
Завод площадью 37500 м 3 в настоящее время требует пяти воздухообменов в час для отвода тепла, выделяемого промышленным технологическим оборудованием. Позже к фабрике добавляются дополнительные машины, и необходимое количество воздухообменов в час увеличивается до 6,1, чтобы поддерживать желаемую максимальную температуру воздуха на фабрике. Исходный расход воздуха V 1 составляет 187500 м 3 / час для достижения этой цели. При потере давления 40 Па из-за воздуховодов, жалюзи и других вспомогательных элементов.Было использовано 20 630-миллиметровых 6-полюсных вентиляторов с коротким корпусом и внешним ротором. Из технических данных производителя мы знаем, что для достижения этой производительности частота вращения вентилятора (U 1 ) составляет 865 об / мин. V 2 , рассчитанная путем умножения площади на новые требования к воздухообмену, составляет просто 37500 м 3 x 6,1, что дает новую потребность в 228750 м 3 / час. Итак, какова частота вращения вентилятора, необходимая для увеличения скорости потока?
Изменив приведенную выше формулу (Ур.1) находим, что:
Подстановка в известные параметры дает:
Следовательно:
когда под управлением VSD двигатель или рабочее колесо рассчитаны на работу со скоростью 1055,3 об / мин. Если да, то отлично, если нет, необходимо достичь компромисса с производительностью системы, добавить дополнительные вентиляторы или снизить давление в системе.
Второй закон вентилятора: давление
Этот второй закон описывает взаимосвязь между давлением, создаваемым вентилятором, и его скоростью вращения. Из этого уравнения мы можем увидеть, насколько сильное влияние увеличения скорости вращения вентилятора на развитие давления, удвоить скорость и вы учетверите развитие давления.
Давление (P, Па) изменяется пропорционально отношению скорости вращения (об / мин, об / мин) рабочего колеса.
Ур. 2
Где:
p 2 : Давление 2, Па
p 1 : Давление 1, Па
U 1 : 1 об / мин, об / мин
U 2 : об / мин 2, об / мин
Пример давления
Продолжая нашу первую ситуацию с промышленным технологическим заводом, который добавил оборудование и теперь требует дополнительного воздушного потока для поддержания рабочих условий, что будет с ростом давления вентиляторов теперь быть?
Этот вывод первого Закона о болельщиках основан на нескольких предположениях:
Используя приведенную выше формулу (Ур.2) находим, что:
Подстановка известных параметров дает:
Третий закон вентилятора: Власть
мощность, необходимая для обеспечения изменения производительности, которое требуется разработчику системы. Кубический характер этой зависимости между мощностью и скоростью вращения показывает, что даже для небольшого прироста производительности требуется большое количество дополнительной мощности.Мощность (P, кВт) изменяется пропорционально отношению скорости вращения (об / мин, об / мин) рабочего колеса.
Где:
P 1 : Мощность, кВт 2
P 2 : Мощность, кВт 1
U 1 : об / мин 1, u / min
U 2 : RPM 2, u / min
Power Example
Если мы продолжим смотреть на ситуацию с расширяющимся заводом, как мы делали с предыдущими двумя примерами, мы можем увидеть эффект от дополнительный расход воздуха на потребляемую мощность вентилятора.Исходя из исходной рабочей точки, мы знаем, что потребляемая мощность составляла 2,12 кВт на 18750 м 3 / час при 40 Па. Итак, какова будет общая дополнительная потребляемая мощность для всех 20 вентиляторов?
Используя приведенную выше формулу, (уравнение 3.) мы находим, что:
Подстановка в известные параметры дает:
Следовательно:
Более 20 вентиляторов общее увеличение мощности составляет 34.6кВт! Таким образом, при увеличении воздушного потока чуть более чем на 18% необходимая мощность увеличилась почти на 45%.
Таким образом, законы вентилятора в основном касаются рабочих колес и того, что происходит с их характеристиками, когда они претерпевают изменения в скорости вращения, плотности воздуха или увеличиваются в размерах. Они также помогают понять системы вентиляции и взаимосвязь между объемным расходом воздуха и общим давлением в системе. Несмотря на то, что на рынке доступно множество программ для выбора вентиляторов, инженерам необходимо иметь хотя бы базовое понимание этих основных законов вентилятора, чтобы помочь им в целом понимать, как изменения в системах вентиляции могут повлиять на производительность.
www.axair-fans.co.uk
Больше новостей >> Зачем обновлять кондиционеры с помощью вентиляторов с электронно-коммутируемым двигателем >>
Эта запись была размещена в понедельник, 22 января 2018 г., в 8:00 и подается в разделе «Заявки». Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через канал RSS 2.0. И комментарии и запросы в настоящий момент закрыты.
Понимание и применение трех основных законов о болельщиках
Когда мы работаем над изменениями конструкции системы вентиляции, 3 основных закона о вентиляторах предоставляют нам средства, с помощью которых мы можем коррелировать взаимосвязь между скоростью воздушного потока вентилятора, статическим давлением, скоростью и мощностью в лошадиных силах.Они полезны для прогнозирования результатов, когда мы хотим изменить известную производительность вентилятора на желаемую. В этой статье я объясню каждый закон о вентиляторах, их ограничения и то, как мы будем использовать их в приложении для модернизации системы вентиляции.
3 основных закона о болельщикахПрежде чем объяснять каждый закон, я хочу поговорить об их ограничениях. Эти законы применимы только тогда, когда мы не меняем конфигурацию гребного винта вентилятора (диаметр, количество лопастей, угол наклона лопастей и размер ступицы) и геометрию входа или выхода вентилятора.Подумайте об ограничениях как о константах в научном эксперименте, в котором мы будем держать некоторые переменные постоянными и изменять только одну переменную, чтобы наблюдать за изменениями результатов.
Вот краткие объяснения каждого закона:
ПриложенияЗакон вентилятора 1 говорит нам, что изменение скорости воздушного потока вентилятора пропорционально изменению скорости гребного винта. Если скорость воздушного винта увеличится на 10%, расход воздуха также увеличится на 10%.
Закон о вентиляторах 2 говорит нам, что изменение общего статического давления в вентиляционной системе будет увеличиваться в квадрате изменения скорости лопастей вентилятора.Если скорость гребного винта увеличится на 10%, общее статическое давление увеличится на 21%.
Закон вентилятора 3 говорит нам, что изменение мощности, требуемой вентилятором для вращения гребного винта, будет увеличиваться в кубе изменения скорости гребного винта вентилятора. Если скорость воздушного винта увеличится на 10%, мощность, необходимая для вращения воздушного винта, увеличится на 33,1%.
Скорее всего, мы будем использовать 3 основных закона о вентиляторах для модернизации системы вентиляции, когда заказчик желает большего потока воздуха, но не хочет увеличивать размер вентилятора.Это часто случается при перепроектировании технологической системы вентиляции, когда стоимость замены воздуховодов ограничивает возможности увеличения воздушного потока изменением скорости гребного винта. Но законы также могут применяться к заявке на изменение общей вентиляции. Пример ситуации, с которой мы столкнулись:
- Заказчик хотел увеличить поток воздуха от вытяжных вентиляторов с ременным приводом.
- Их вытяжные вентиляторы перемещали 15 000 кубических футов воздуха в минуту каждый со скоростью пропеллера 1000 об / мин.
- Двигатели вытяжного вентилятора были рассчитаны на 1750 об / мин, 5 л.с., но использовали только максимальную мощность 3 л.с.75.
- Подача воздуха в здание осуществлялась через жалюзи со статическим давлением 0,15 ВГ.
- Заказчик не хотел увеличивать отрицательное статическое давление в здании.
- Они спросили нас: какой воздушный поток может обеспечить каждый вентилятор без учета коэффициента безопасности двигателя, если бы они только изменили размеры шкивов в каждом вентиляторе?
Мы начали с Fan Law 3 и решили для RPM 2 :
об / мин 2 = (л.с. 2 / л.с. 1 ) 1/3 x об / мин 1
об / мин 2 = (5.0 / 3,75) 1/3 x 1000
об / мин 2 = (5,0 / 3,75) 1/3 x 1000
об / мин 2 = 1101
Затем мы применили закон вентилятора 1, чтобы определить новый поток воздуха от каждого вытяжного вентилятора:
CFM 2 = CFM 1 x (об / мин 2 / об / мин 1 )
куб. Футов в минуту 2 = 15000 x (1101/1000)
куб. Футов в минуту 2 = 15000 x (1101/1000)
кубических футов в минуту 2 = 16,515
Закон о вентиляторах 2 сообщил нам, что воздействие дополнительного потока воздуха в здание заказчика приведет к увеличению статического давления:
SP 2 = SP 1 x (об / мин 2 / об / мин 1 ) 2
СП 2 =.15 х (1101/1000) 2
СП 2 = 0,18
ЗаключениеПравильно применив 3 основных закона о вентиляторах, мы смогли с уверенностью сказать заказчику, что он может рассчитывать получить максимум 16 515 кубических футов в минуту от своих вентиляторов с ременной передачей, изменив только размеры шкивов. Однако нам также необходимо было сообщить заказчику, что ему потребуется увеличить площадь жалюзи подачи, чтобы поддерживать статическое давление ниже желаемого уровня.
Несмотря на то, что в этой ситуации заказчик решил пойти другим путем, наши знания о том, как применять 3 основных закона о вентиляторах, дали заказчику ценную информацию, которую можно использовать для принятия решения о том, сколько денег необходимо потратить на перепроектирование его системы вентиляции.
Если вам требуется перепроектирование системы вентиляции, будь то простая замена шкивов или сложная установка дополнительных вентиляторов, Eldridge может предоставить вам варианты, которые наилучшим образом соответствуют вашему финансовому положению.
Законы для вентиляторов и производительность вентиляторов Разработка потоков жидкости
В этом блоге дается общий план правил или законов, которые можно использовать для прогнозирования производительности вентиляторов в данной системе. Почему так важны законы о болельщиках? В качестве примера рассмотрим кривую вентилятора, обычно предоставляемую производителем. Эта кривая вентилятора обычно измеряется при «стандартных» или других заявленных условиях. В реальных системах маловероятно, что вентилятор проработает срок службы в таких же условиях.Кроме того, часто встречаются колебания давления всасывания, изменения плотности, изменения состава и т. Д., Которые также могут влиять на работу вентилятора в системе.
Законы вентилятора помогают нам оценить, как вентилятор будет работать в системе при различных скоростях, плотности жидкости, диаметре крыльчатки и т. Д. Как только мы получим базовое понимание этих законов, производительность вентилятора может быть рассчитана для различных условий.
Производительность геометрически схожих вентиляторов разных размеров и скоростей может быть предсказана с разумной точностью для практических целей, используя законы вентилятора.Более высокий уровень точности потребует, например, учета таких эффектов, как вязкость газа, шероховатость поверхности вентилятора, эффект масштаба. Однако, в зависимости от требуемого уровня точности, для многих расчетов вентиляторов это может не потребоваться.
Следует отметить, что законы применяются к одной и той же точке работы на кривой вентилятора. Их нельзя использовать для предсказания других точек кривой веера. Основные законы вентилятора, регулирующие производительность вентилятора, обычно действительны только для стационарной системы без изменений характеристик воздушного потока в системе или изменений аэродинамики.Термин «система» относится к комбинации воздуховодов, фильтров, решеток, жалюзи заслонок, вытяжек и т. Д., Через которые распространяется воздух.
Как мы знаем, движение воздуха через систему вызывает трение / сопротивление между молекулами воздуха и их окружением и любыми другими молекулами воздуха. Следовательно, для преодоления этого сопротивления требуется энергия. Чем быстрее воздух движется через систему, тем больше сопротивление потоку и тем больше энергии требуется для доставки воздуха через систему.Эта энергия описывается как давление. Обычно давление, необходимое для преодоления сопротивления, называется статическим давлением. Давление, которое приводит к скорости воздуха / газа, описывается как скоростное давление, а комбинация этих двух значений часто называется общим давлением.
Вентиляторы или нагнетатели часто устанавливаются в системах вентиляции или промышленных технологических процессах для преодоления сопротивления. Характеристики вентилятора часто представляют в виде кривых вентилятора. Кривые основаны на определенном наборе условий, которые обычно включают скорость, объем, эффективность, статическое давление и мощность, необходимую для приведения в действие вентилятора при заданном наборе условий.На рисунке 1 представлена типичная иллюстрация кривых вентилятора. Точка, где кривая статического давления пересекает кривую сопротивления системы, представляет рабочую точку вентилятора.
Рис. 1. Кривая производительности вентилятора производителя.Как отмечалось ранее, по мере увеличения воздушного потока в любой системе вентилятора сопротивление системы также увеличивается. В фиксированной системе говорится, что необходимое давление / сопротивление системы зависит от квадрата объема воздуха, проходящего через систему.Кривая сопротивления системы может быть построена путем определения давления, необходимого для диапазона расходов системы. Затем эту кривую сопротивления можно нанести на кривую производительности вентилятора (также известную как кривая производительности вентилятора), чтобы определить фактическую рабочую точку. Это показано как точка «1» на рисунке 2, где кривая вентилятора N1 и кривая сопротивления системы SC1 пересекаются. Эта рабочая точка соответствует расходу воздуха Q1, который подается против давления P1.
Рисунок 2: Кривые сопротивления системы. Вентиляторы работают в соответствии с кривой производительности, предоставленной производителем для данной скорости вращения вентилятора.Если мы хотим уменьшить поток воздуха в системе, мы могли бы, например, частично закрыть заслонку в системе или снизить скорость вентилятора. Частичное закрытие заслонки приведет к новой кривой сопротивления системы. Это показано как кривая сопротивления системы SC2, где необходимое давление увеличивается для любого заданного воздушного потока. Теперь вентилятор будет работать в рабочей точке 2, чтобы обеспечить уменьшенный воздушный поток Q2 против более высокого давления P2.
С другой стороны, мы можем снизить скорость вентилятора с N1 до N2, чтобы уменьшить воздушный поток в системе и удерживать заслонку в полностью открытом положении.В этих условиях вентилятор теперь будет работать в рабочей точке 3 для обеспечения того же расхода воздуха Q2, но при более низком давлении.
Таким образом, снижение скорости вентилятора — это гораздо более энергоэффективный подход к уменьшению воздушного потока, поскольку потребуется меньшая мощность, что приведет к меньшему потреблению энергии.
Законы для вентиляторов
В общем, законы для вентиляторов обычно используются для расчета изменений скорости потока, давления и мощности вентилятора при изменении размера, скорости или плотности газа.В законах вентилятора, приведенных в Таблице 1 ниже, нижний индекс 1 представляет начальное существующее состояние, а нижний индекс 2 представляет желаемое расчетное состояние.
Иллюстрация на Рисунке 3 помогает проиллюстрировать влияние изменений скорости вращения вентилятора. Рис. 3: Влияние изменений скорости вращения вентилятора на поток, давление и мощность.Законы вентилятора — это группа уравнений, используемых для определения влияния изменений рабочей скорости вентилятора, диаметра вентилятора или плотности воздуха в системе.Производительность центробежного вентилятора, осевого вентилятора или нагнетателя часто задается в виде ряда кривых характеристик давления, эффективности и мощности на валу, построенных в зависимости от расхода воздуха для заданных значений скорости, плотности воздуха и размеров вентилятора. Поэтому полезно определить рабочие характеристики вентилятора при других скоростях и плотности воздуха. Используя отношения закона вентилятора, можно разработать семейства кривых вентилятора для работы вентилятора на различных скоростях и т. Д.
Законы вентилятора можно также использовать для рассмотрения результатов испытаний, полученных от меньших прототипов вентиляторов, для прогнозирования производительности более крупных вентиляторов, которые конечно геометрически похожи.
Зная производительность данного вентилятора в заданных заданных условиях эксплуатации, можно спрогнозировать изменения производительности в соответствии с законами о вентиляторах. Однако следует отметить, что добавление или удаление компонентов фиксированной системы, таких как демпферы, или изменение плотности приведет к созданию совершенно другой кривой сопротивления системы. Также стоит отметить, что замена аксессуаров вентилятора, таких как впускные заслонки, впускные коробки, приведет к изменению кривой производительности вентилятора по сравнению со стандартной. Поэтому это следует учитывать, прежде чем рассматривать или применять законы о вентиляторах.
Как часть конструкции системы, законы вентилятора могут быть весьма полезны при определении альтернативных критериев производительности или при установлении минимального и максимального диапазона. В случае применения «коэффициентов безопасности» к расчетам конструкции системы, стоит отметить, что, в соответствии с законами о вентиляторах, увеличение объема на 10% приведет к увеличению потребляемой мощности на 33%. Поэтому рекомендуется должное внимание при оценке любых применяемых «коэффициентов безопасности» с учетом фактических понесенных штрафных затрат.
В целом, используя эти правила или законы вентилятора, как только мы узнаем производительность данного вентилятора в заданных заданных условиях эксплуатации, изменения производительности могут быть предсказаны с разумным уровнем точности. Программное обеспечение FluidFlow учитывает эффекты сжимаемости, изменения давления всасывания и т. Д., А также решает законы вентилятора, обеспечивая высокий уровень точности.
Артикулы:
- Бюро энергоэффективности.
Все, что вам нужно знать о вентиляторах
A Базовое описание вентилятора / нагнетателя
Вентиляторы можно рассматривать как воздушные насосы низкого давления, которые используют мощность от двигателя для вывода объемного потока воздуха при заданном давлении.Пропеллер преобразует крутящий момент двигателя для увеличения статического давления на роторе вентилятора и увеличения кинетической энергии частиц воздуха. Обычно это асинхронные двигатели переменного тока с постоянными разделенными конденсаторами или бесщеточные двигатели постоянного тока. Теперь мы рассмотрим эту систему более подробно.
Типы вентиляторов и нагнетателей
Устройства для перемещения воздуха обычно описываются как вентилятор (рис. 1a) или центробежный вентилятор (рис. 1b). Основное различие между вентиляторами и нагнетателями заключается в их характеристиках расхода и давления.Вентиляторы доставляют воздух в общем направлении, параллельном оси лопастей вентилятора, и могут быть сконструированы так, чтобы обеспечивать высокую скорость потока, но, как правило, работают против низкого давления. Воздуходувки предназначены для подачи воздуха в направлении, перпендикулярном оси нагнетателя, при относительно низкой скорости потока, но против высокого давления.
| Рисунок 1 (a): Типичный вентилятор | Рисунок 1 (b): Типичный вентилятор |
Существует несколько типов вентиляторов, среди которых наиболее распространены винтовые , трубчатые осевые и осевые с лопастями.Пропеллерные вентиляторы — это самый простой тип вентиляторов, состоящий только из двигателя и пропеллера. Одна проблема с пропеллерными вентиляторами заключается в том, что вихри на концах возникают из-за разницы давлений в поперечном сечении аэродинамического профиля.
Трубчатый осевой вентилятор (наиболее распространенный тип в электронных системах охлаждения) похож на пропеллерный вентилятор, но также имеет трубку Вентури вокруг пропеллера для уменьшения вихрей. Лопастной осевой вентилятор имеет лопатки, которые следуют за гребным винтом в воздушном потоке, чтобы выпрямить закрученный поток, создаваемый при ускорении воздуха.
Центробежные нагнетатели могут иметь колесо с загнутыми вперед лопатками, колесо с загнутыми назад лопатками или быть типа беличьей клетки.
Базовая аэродинамика
Вентиляторы настолько распространены, что требуется базовое понимание аэродинамики. Это понимание начинается с признания того, что лопасти воздушного винта напоминают крыло самолета и, как таковые, подчиняются тем же аэродинамическим законам. Например, лопасть вентилятора создает подъемную силу, когда хорда приподнята относительно направления относительного ветра, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2: Номенклатура аэродинамического профиля
Угол возвышения называется углом атаки (AOA). Наибольшая подача воздуха от вентилятора происходит, когда AOA минимален, но перепад давления на вентиляторе равен нулю. По мере увеличения AOA расход воздуха уменьшается, а перепад давления увеличивается. Воздушный поток может уменьшиться почти до нуля, но в этом состоянии также будет обеспечен максимальный перепад давления, который называется точкой отключения.Когда достигается AOA, где воздух больше не будет плавно течь и начинает отделяться от лопастей, возникает состояние «аэродинамического срыва».
Поскольку вентилятор представляет собой машину с постоянным объемом, он будет перемещать одинаковый объемный расход воздуха независимо от плотности воздуха. Однако номинальные значения массового расхода изменяются при изменении плотности. Это становится важным, когда предполагается, что оборудование будет работать на высотах, значительно превышающих уровень моря. Следовательно, объемный расход, требуемый на высоте (воздух с низкой плотностью), будет больше, чем требуемый для достижения такого же охлаждения, как на уровне моря.
Кривая вентилятора
Все аэродинамические характеристики вентилятора показаны на кривой вентилятора, как показано на рисунке 3. Кривая производительности вентилятора — одна из немногих кривых, которые читаются справа налево, потому что вы начинаете со здорового аэродинамический поток и последующий за ним до аэродинамического сваливания.
Рисунок 3: Взаимодействие вентилятора и системы
Однако, в отличие от крыла самолета, в афане есть жизнь после сваливания. Заблокированный вентилятор продолжает подавать воздух, но с повышенным статическим давлением и уменьшенным объемным расходом, а также за счет увеличения шума.Если шум не принимается во внимание, вентилятор можно использовать в этом состоянии.
Энергетическая точка зрения помогает понять кривую производительности вентилятора. Например, в точке отключения вентилятор находится в состоянии максимальной потенциальной энергии. При бесплатной доставке вентилятор находится в состоянии максимальной кинетической энергии. Хотя ни одно из этих экстремальных условий вряд ли произойдет на практике, они могут быть полезными параметрами при сравнении вентиляторов.
Главный принцип при выборе вентилятора состоит в том, что любой данный вентилятор может обеспечить только один поток при одном давлении в конкретной системе.Эта «рабочая точка» определяется пересечением кривой статического давления вентилятора и кривой давления в системе. На рисунке 3 показаны рабочие точки систем как с высоким, так и с низким сопротивлением. Лучше всего выбрать вентилятор, который будет обеспечивать рабочую точку в направлении конца рабочей характеристики с высоким расходом и низким давлением, чтобы поддерживать эффективность гребного винта и избегать остановки гребного винта. Каждую конкретную электронную упаковочную систему следует проанализировать на предмет возможного снижения общего сопротивления воздушному потоку.Другие соображения, такие как доступное пространство и мощность, шум, надежность и условия эксплуатации, также должны приниматься во внимание при выборе вентилятора.
Этапы выбора вентилятора
Оцените требуемый воздушный поток
Перед выбором вентилятора получите как можно более точную оценку рассеиваемого тепла, поскольку общий перепад температуры воздуха в системе над входной окружающей средой прямо пропорционален рассеиваемому теплу. Затем можно оценить количество необходимого охлаждающего воздуха.Основное уравнение теплопередачи:
Q · = м · C p
T| , где | |
| 4 тепло передается Q система, Вт | |
| C p = удельная теплоемкость воздуха, Дж / кг · K | |
| м · = массовый расход воздуха кг / с | |
| T = желаемый перепад температуры воздуха (от шкафа до наружного воздуха), K |
Зависимость между массовым расходом и объемным расходом составляет
м · =
G| где | |
| G = объемный расход, м 3 / с | |
| = плотность воздуха, кг / м 3 |
Требуемый объемный расход затем рассчитывается из
G = Q · / (
C p T )Это дает приблизительную оценку воздушного потока, необходимого для рассеивания заданного количества тепла на уровне моря.Следует отметить, что именно массовый расход воздуха, а не его объемный расход, определяет степень охлаждения.
Оценить фактический воздушный поток
На предыдущих этапах была указана необходимая процедура для оценки необходимого воздушного потока для получения желаемого общего повышения температуры воздуха
T . Однако также было указано, что фактический рабочий расход воздуха определяется пересечением кривой вентилятора и кривой сопротивления системы.Для оценки этой рабочей точки доступны три варианта: (1) экспериментальное измерение с использованием теплового / механического макета системы, (2) расчет рабочей точки с использованием методов сети воздушного потока [3] или (3) расчет воздушного потока в системе с использованием вычислительной жидкости. программное обеспечение динамики (можно приобрести у коммерческих разработчиков программного обеспечения).Экспериментальная процедура может быть использована для измерения общего воздушного потока для определенных вентиляторов или несколько пар данных давление-воздушный поток могут быть измерены для построения полной кривой сопротивления системы.Последний экспериментальный метод затем потребует от инженера наложить выбранную кривую зависимости давления вентилятора от расхода воздуха и кривую сопротивления системы для получения рабочего расхода воздуха.
Процедура схемы воздушного потока обеспечивает адекватные результаты, когда геометрия проста и путь потока внутри шкафа известен или может быть сделана приблизительная оценка. Однако во многих практических приложениях Дизайнер имеет дело со сложными трехмерными путями потока, которые неизвестны с самого начала.В этих ситуациях можно использовать программное обеспечение CFD. Кривая производительности вентилятора может быть предоставлена в качестве входных данных для программного обеспечения CFD, а программная система позволяет определять рабочую точку и сопротивление системы. CFD работает путем численного решения основных уравнений потока и теплопередачи в трех измерениях и учитывает эффекты турбулентности и гравитации. CFD можно использовать для изучения характеристик вентиляторов при последовательном и параллельном подключении, а также для оптимизации их расположения по отношению к другим объектам внутри шкафа.Для обеих вычислительных процедур требуется кривая зависимости статического давления от расхода воздуха для рассматриваемого вентилятора.
Независимо от того, какой метод выбран для оценки воздушного потока в системе, все упаковочные системы характеризуются кривой сопротивления системы, показанной на рисунке 3. Кривые сопротивления системы обычно могут быть выражены как нелинейное выражение зависимости давления от воздушного потока:
P = K G N| где | |
| P = потеря давления в системе | |
| 8 9000 a3 коэффициент нагрузки 9045 | |
| þ = плотность воздуха | |
| G = скорость воздушного потока | |
| N = константа, которая изменяется от 1 до 2 в зависимости от того, является ли поток полностью ламинарным ( N = 1 ) или полностью турбулентный ( N = 2 ) |
Если расчетное значение фактического ai rflow значительно меньше требуемого значения, систему упаковки следует исследовать на предмет областей, где сопротивление потоку воздуха может быть уменьшено.Если он не дает ответа, следует рассмотреть вопрос о другом фанате или, возможно, даже о нескольких поклонниках. Поиск другого вентилятора — это простой вопрос, просмотрев каталоги различных производителей вентиляторов. Рассмотрение нескольких поклонников немного сложнее.
Рассмотрите возможность использования нескольких вентиляторов
Последовательное или параллельное объединение вентиляторов иногда позволяет достичь желаемого расхода воздуха без значительного увеличения размера корпуса системы или диаметра вентилятора. Параллельная работа определяется как наличие двух или более вентиляторов, работающих бок о бок.Параллельная работа двух вентиляторов увеличит объемный расход (вдвое при максимальной производительности). Наилучшие результаты для параллельных вентиляторов достигаются в системах с низким сопротивлением. Кривая вентилятора, имитирующая несколько идентичных вентиляторов, подключенных параллельно, может быть построена путем масштабирования данных оси воздушного потока кривой вентилятора прямо пропорционально количеству вентиляторов.
При последовательной работе вентиляторы устанавливаются друг на друга, что приводит к увеличению статического давления (удваивается при отключении, но меньше в других местах).Наилучшие результаты для серийных вентиляторов достигаются в системах с высоким сопротивлением. Кривая Афана, имитирующая несколько одинаковых вентиляторов, включенных последовательно, может быть построена путем масштабирования данных оси давления кривой вентилятора прямо пропорционально количеству вентиляторов.
Как в последовательной, так и в параллельной работе, особенно с несколькими вентиляторами (5,6, 7 и т. Д.), Определенные области комбинированной кривой производительности будут нестабильными, и их следует избегать. Эта нестабильность непредсказуема и зависит от конструкции вентилятора и двигателя, а также от рабочей точки.
Также важно продумать размещение вентилятора в шкафу. Создание избыточного давления в корпусе является предпочтительным методом, поскольку поступающий воздух можно легко фильтровать. Кроме того, герметичный корпус предотвратит попадание пыли через трещины или щели. Вентилятор также работает с более холодным воздухом и плотным воздухом, поэтому он будет иметь немного более высокое давление (это, возможно, очень небольшое преимущество для систем с низким тепловыделением). Важной особенностью системы, работающей под давлением, является то, что срок службы и надежность вентилятора увеличиваются из-за более низкой температуры окружающей среды вентилятора.Недостатком наддува является то, что тепло, выделяемое вентилятором, рассеивается в корпусе.
Законы о вентиляторах
Иногда может потребоваться определить мощность данного вентилятора при других условиях скорости или плотности, или преобразовать известную производительность пневмодвигателя одного размера в производительность другого геометрически подобного устройства другого размера. Закон о болельщиках позволяет это.
Геометрически похожие вентиляторы можно охарактеризовать следующими четырьмя уравнениями:
Объемный расход: G = K q ND 3
Массовый расход: м · = K м
ND 3Давление: P = K p
N 2 D 2Мощность: HP = K HP
N 3 D 5где:
| K = постоянная для геометрически и динамически аналогичных операций | |
| G = объемный расход | м · = массовый расход |
| D = диаметр вентилятора | |
| л.с. = выходная мощность | = плотность воздуха |
От Эти отношения позволяют рассчитать производительность вентилятора при втором условии.Таблица 1 представляет собой сводку уравнений закона вентилятора в форме, полезной для анализа вентилятора.
Советы по охлаждению шкафа
Помимо выбора вентилятора, может быть определено расположение вентилятора или вентиляторов, и в этом отношении иллюстрация на рис. 4 может оказаться полезной. В отношении фэнлокации также следует иметь в виду следующие комментарии:
1). Расположите компоненты с наибольшим тепловыделением рядом с воздухозаборниками корпуса.
2). Размер входных и выходных отверстий для воздуха в корпусе должен быть не меньше размера отверстия Вентури используемого вентилятора.
3). Обеспечьте достаточно свободного пространства для прохождения воздуха со скоростью менее 7 метров / сек.
4). Избегайте появления горячих точек с помощью точечного охлаждения с помощью небольшого вентилятора.
5). Расположите компоненты с наиболее критической температурной чувствительностью ближе всего к входящему воздуху, чтобы обеспечить максимально холодный воздушный поток.
6). Обдуйте корпус воздухом, чтобы пыль не попадала внутрь, т.е. создайте в нем давление.
7). Используйте фильтр максимального размера, чтобы:
a. Увеличьте пылеемкость
б. Уменьшите падение давления.
Рисунок 4: Рекомендации по охлаждению шкафа
Ссылки
1. Abbot, Von Doenhoff, Theory of Wing Sections, DoverPublications, New York, NY, 1959.
2. Daly, Woods Practical Guide to Fan Engineering, Woods of Colchester, Ltd, 1992. Следующие предыдущие статьи в Электронном охлаждении имеют отношение к этой статье.
3. Эллисон, Гордон, Н., Анализ корпуса с вентиляторным охлаждением с использованием метода первого порядка, Electronics Cooling, Vol. 1, № 2, октябрь 1995 г., стр. 16-19.
4. Вулфолк, Алан, Определение фильтров для принудительного конвекционного охлаждения, охлаждение электроники, Vol.1, No. 2, October 1995, pp. 20-23.
Fan CFM Calculator
Добро пожаловать в калькулятор вентиляторов — калькулятор CFM; здесь мы поможем вам рассчитать массовый расход и куб. фут / мин для данного вентилятора. Мы познакомим вас с уравнением массового расхода и объясним, что такое CFM и что означает CFM (подсказка: кубит футов в минуту). Мы позаботились о том, чтобы ни один вентилятор не чувствовал себя исключенным, от скромного вентилятора с батарейным питанием до потолочных вентиляторов, включая, конечно же, наружные вентиляторы и многие другие. Мы поговорим о , почему фанаты полезны, какие есть фанаты и где их можно найти .В качестве бонуса мы также включили фактов о фанатах , которые, как мы думаем, позволят вам весело провести время, играя с фанатами.
Что такое вентилятор и как он работает
Если вы прошли через Интернет до этого калькулятора CFM, мы не думаем, что должны говорить вам, что вентилятор — это вращающийся круг, сегментированный на лопасти таким образом, что при его вращении он перемещает воздух с одной стороны. круга к другому. Но для тех, кто хотел дать определение, вот оно.
Начиная с самого начала, мы обнаруживаем в основном охлаждающий эффект, который производит вентилятор за счет циркуляции воздуха.Это хорошо известно тем из вас, кто живет в теплом климате. Имея вентилятор, обдувающий лицо воздухом, вы можете почувствовать себя холоднее , как если бы температура на самом деле упала. На самом деле температура не падает, а меняется только то, как вы ее воспринимаете. Этот эффект аналогичен эффекту охлаждения ветром и, помимо прочего, связан со следующими факторами:
Поскольку вентиляторы перемещают воздух и помогают его циркулировать, они также поддерживают установку постоянной температуры в ограниченном пространстве, например в комнате .Есть много типов поклонников. От персонального вентилятора USB, который вы можете подключить к компьютеру, до потолочных вентиляторов, которые вы можете найти в больших комнатах, или даже этих огромных вентиляторов в системах вентиляции, предназначенных для охлаждения и перемещения воздуха по целым зданиям. Вентиляторы могут быть разных размеров, а также формы .
О различных типах вентиляторов
Что касается типов вентиляторов, которые мы ожидаем найти в каждом месте, мы должны начать с очевидного: большинство вентиляторов находятся в горячих местах и закрытых помещениях .Для вентиляции вентиляторы, как правило, уродливые, большие, но мощные и оптимизированные для работы, а не для тишины. Поскольку они обычно скрыты , они почти никогда не служат какой-либо эстетической цели. С другой стороны, потолочные вентиляторы, как правило, работают тихо, поскольку, помимо очевидной функции перемещения воздуха, они не должны мешать людям, ведущим разговоры под ними. Наконец, они должны, по крайней мере, не отвлекать от внешнего вида комнаты , в которой они расположены.
У нас также есть вентиляторы для ванных комнат, которые могут попасть в категорию вентиляции , поскольку вентиляторы для ванных комнат вряд ли когда-либо будут появляться .Самые известные из них — это наружные и стоящие вентиляторы, вроде тех, которые вы вытаскиваете жарким летним днем в надежде на освежающий ветерок. Они обеспечивают баланс между массовым расходом (не волнуйтесь, мы объясним позже, что это такое) и шумом. Они также доступны в большом разнообразии дизайнов, размеров и цен. Сюда мы можем легко включить компьютерные вентиляторы, как вентиляторы , используемые для его охлаждения, так и вентиляторы с питанием от USB или аккумулятора, которые охлаждают вас.
Последний тип вентиляторов, который вы можете найти, — это спортивные болельщики, но они не очень эффективны в перемещении воздуха и издают много шума.В дальнейшем мы не будем обсуждать такие вентиляторы.
Характеристики вентилятора
Теперь, когда мы поговорили о типах фанатов и их местах, пора поговорить о вещах, которые отличают одного фаната от другого .
- Типоразмер — Параметризуется диаметром окружности, на которую распространяется вентилятор.
- об / мин — оборотов в минуту. Скорость вращения вентилятора.
- Форма лопасти — В зависимости от конструкции лопасти вентилятора вентилятор может быть оптимизирован для давления или воздушного потока.
- Мощность — Измеряет мощность, производимую / потребляемую вентилятором (соответственно, выходная / входная мощность)
- КПД — соотношение между входной и выходной мощностью выражается числом от 0 до 1.
Это различие между оптимизацией воздушного потока или давления вентилятора важно в некоторых аспектах, но также очень сложно параметризовать, поэтому оно не включено в этот калькулятор cfm вентилятора. Идея состоит в том, что вентилятор с оптимизированным воздушным потоком будет лучше для перемещения значительных объемов воздуха в неограниченном сценарии, т.е.е., когда рядом с вентилятором нет ничего, что могло бы препятствовать потоку. С другой стороны, вентиляторы с оптимизированным давлением разработаны для ситуаций, когда есть объект, блокирующий воздушный поток , например, радиатор. Следовательно, требуется более высокое давление, чтобы избежать полного препятствия потоку воздуха.
То, как давление упоминается и используется в мире вентиляторов, является разумно стандартным и не требует использования экзотических единиц измерения. Однако, когда мы говорим о расходе воздуха как о более сложной величине, чем давление, следует использовать определенные замечания и специальные единицы измерения.В частности, в мире вентиляторов мы используем термин «массовый расход» и единица измерения, называемая кубическими футами в минуту (CFM) . Итак, давайте подробнее рассмотрим эти концепции, прежде чем мы сможем начать использовать калькулятор.
Массовый расход и что означает CFM
Термин «массовый расход» относится к количеству материала, которое проходит через вентилятор в единицу времени . Математическое определение массового расхода: дм / дт , которое является производной массы по времени.Единицей измерения расхода является кубический фут в минуту, что означает кубических футов в минуту . Это может показаться немного странным, поскольку кубические футы — это единица измерения объема, а не массы или веса. Однако, если мы используем плотность любого вещества, проходящего через вентилятор, мы можем легко преобразовать объем в массу.
Для этого вам необходимо знать еще одну информацию о среде, в которой будет работать вентилятор. Вот почему существуют SCFM. SCFM означает стандартный CFM , и это измерение CFM для газа фиксированной плотности.Предпосылка состоит в том, что газ находится в том, что химики называют стандартными условиями, которые представляют собой набор температуры и давления, которые являются представителями обычных, повседневных значений. Обычно, когда люди спрашивают: «Что такое ОВЛХ?» они обычно спрашивают о SCFM, так как это спецификация, которую производители вентиляторов цитируют .
Использование калькулятора вентилятора / калькулятора кубических футов в минуту
Этот калькулятор вентилятора, который мы сделали для любителей вентиляторов, поможет вам рассчитать значение CFM для данного вентилятора , если вы знаете давление, которое он создает, и мощность , которую он использует.Мы не указали мощность, используемую вентилятором, в качестве спецификации, но она относится к размерам и скорости вращения вентилятора . Потребляемая мощность обычно включается в электрические требования. Если это не так, вы всегда можете измерить напряжение и ток, при которых работает вентилятор, и оценить потребляемую мощность. Совет : воспользуйтесь нашим калькулятором мощности, если вам нужна помощь
Вернемся к нашему калькулятору CFM, он имеет 3 различных поля, которые вы можете заполнить в обычном режиме; но если вы можете заполнить три из них, вам действительно не нужен этот калькулятор, не так ли? Мы создали этот калькулятор для оценки CFM вентилятора, определения давления, которое он создает, и выходной мощности.Для полноты картины мы также включили расширенный раздел, в котором вы можете рассчитать выходную мощность, используя КПД и электрические параметры вентилятора.
Допустим, у вас только что появился новый вентилятор, а вы хотите узнать CFM своей новой покупки, но производитель не указывает спецификацию в коробке. Итак, вот шаги, которые вы должны предпринять, чтобы узнать CFM:
.- Найдите характеристики давления, предоставленные производителем
- Если вы можете найти характеристики мощности вентилятора, пропустите следующие два шага
- Найдите напряжение и силу тока, при которых работает вентилятор
- Используйте расширенный режим для расчета выходной мощности с использованием напряжения, тока и эффективности вентилятора.
- CFM должен появиться рассчитанный на третьем поле
Это одно из многих вариантов использования этого калькулятора. Однако вы можете смело использовать калькулятор для получения любых других параметров вентилятора, которые могут отсутствовать . Это означает, что если вы знаете расход воздуха и давление, вы можете рассчитать выходную мощность вентилятора и даже эффективность (при условии, что вы знаете рабочее напряжение и ток вентилятора). Не стесняйтесь исследовать и использовать калькулятор вентиляторов в соответствии с вашими потребностями .
Интересные факты о фанатах
Вы могли бы думать, что вентиляторы всегда работают в эфире . И это разумно, поскольку большинство примеров, о которых мы говорили (потолочные вентиляторы, вентиляторы для ванной, вентиляторы с питанием от USB / аккумулятора), работают именно так. Но на самом деле водяных вентиляторов — это вещь. Подумайте о гребных винтах на лодке . Они действительно неотличимы от обычных вентиляторов. На самом деле они работают по тем же принципам, что и обычные фанаты, а именно по принципу Бернулли.Что отличает их от других, так это использование третьего закона Ньютона для перемещения лодки вместо перемещения воздуха / воды вокруг них. Очень креативный способ использования вентилятора.
Еще один умный вариант использования вентиляторов — использовать их не так, как они предназначены для работы . Вместо того, чтобы перемещать лопасти вентилятора электрически, вы позволяете движущемуся воздуху вращать вентилятор и пользуетесь этой ситуацией. Именно так ветряки и плотины вырабатывают электроэнергию , нужно только правильно поставить электрическую схему.Очевидно, что для правильного прогнозирования жизнеспособности этих инфраструктур вам необходимы инженерные знания, выходящие далеко за рамки того, что есть в CFM или уравнении массового расхода.
Однако, если вы откажетесь от электрической схемы и вместо этого у вас будет свободно вращаться вентилятор, когда воздух движется через него, вы просто сделаете себе устройство для измерения скорости ветра. И самое приятное то, что вам даже не нужно знать, что такое ОВЛХ. Просто поместите наружный вентилятор везде, где вы хотите контролировать скорость ветра, и посмотрите на него .Чем быстрее он вращается, тем быстрее дует ветер и тем выше CFM в этот момент.
Вы даже можете сделать один из этих вееров, если хотите. Вам поможет быстрый поиск в Google. Мы надеемся, что вы узнали что-то интересное с нашим калькулятором поклонников. Мы не знаем как вы, но мы думаем, что это самый вентилятор вкусный из всех калькуляторов OmniCalculator.
давление — Преобразование между мощностью и расходом вентилятора с учетом геометрии вентилятора
Я рассчитал параметры потока через овальное отверстие воздухоочистителя Dyson pure cool.Интересно, как создается воздушный поток через отверстие при продувке струей через тонкую щель по периметру овала. Я скомпилировал математическую модель и написал код для системы Mathematica 12. На рисунке 1 показаны линии потока и величина скорости при выдувании струй по периметру овала (показан один участок поперек овала).
Второй вопрос, который меня интересовал, заключался в том, как поток проникает через фильтр. Вот простой пример, где поток фильтруется через систему тонких каналов.На рис. 2 показаны величина скорости (слева), профиль скорости на выходе (в центре) и продольная составляющая скорости в потоке за фильтром.
Наконец, третий вопрос — как воздух распределяется через систему вентиляции. На рис. 3 показан вентиляционный канал с несколькими выходами: вверху показано распределение величины скорости, в центре — профили скорости в каждой ветви, а внизу — распределение давления в нескольких секциях.
Для поддержания циркуляции воздуха в системе необходимо установить вентилятор определенной мощности, который способен развивать необходимое давление и обеспечивать необходимый воздушный поток. Стандартная формула, связывающая мощность вентилятора ($ P_e $), расход воздуха ($ q_v $), падение давления ($ P_r $) и эффективность системы ($ \ eta $): $$ P_e = \ frac {q_v P_r} {\ eta} $$ В международном стандарте используется определенная мощность вентилятора (SFP): $$ SFP = \ frac {\ sum P_e} {q_v} $$ Эффективность преобразования электроэнергии в давление и расход воздуха зависит от типа вентилятора: $$ \ eta = \ frac {P_ {out}} {P_ {in}} = \ eta _ {vsd} \ eta _ {motor} \ eta _ {transf} \ eta _ {fan} $$
$ P_ {out} $ — полезная мощность вентилятора в [W] = $ \ Delta P_rq_v $, $ \ Delta P_r $ — рост давления в [Па], $ q_v $ — расход в $ m ^ 3 / s $;
$ P_ {in} $ — потребляемая мощность [Вт]; $ \ eta _ {vsd} $ — КПД частотно-регулируемого привода; $ \ eta _ {motor} $ — КПД двигателя; $ \ eta _ {transf} $ — эффективность передачи мощности; $ \ eta _ {fan} $ Аэродинамический КПД вентилятора.
Скорость вращения лопастей и распределение давления (мои расчеты для вязкого потока)
КПД вентилятора зависит от расхода и диаметра. На рис. На рис. 5 показана зависимость КПД пяти типов вентиляторов от $ q_v $ и диаметра. В большинстве случаев давление в системе уменьшается с увеличением скорости потока, но эффективность увеличивается, поэтому мощность увеличивается с увеличением скорости потока. Типичные зависимости показаны на рис. 6. для реального вентилятора (слева) и теоретического (справа) Теория, которую я разрабатываю, очень проста.2) $$ Здесь параметры $ a, b, c, p_0 / k $ зависят от геометрии вентилятора. Эта зависимость показана на рис. 6. Качественно эта зависимость согласуется с экспериментом.
Односкоростной электрический вентилятор PAL-30 — Tempest Tech Corp
ВентиляторыTempest обладают одними из самых высоких показателей CFM, возможных в мобильной установке среднего размера; PAL-30 не исключение.
- Рама каркаса для тяжелых условий эксплуатации
Tempest PAL-30 имеет самую прочную, прочную сварную раму среди всех мобильных вентиляторов среднего размера.Промышленное оборудование регулярно подвергается ударам, царапинам и ударам, поэтому мы уделили время разработке и изготовлению максимально прочной рамы. Каждое соединение рамы сварное, а не болтовое, для повышения прочности. Этот вентилятор способен принимать все, что в него бросают со всех сторон.
- Высокая производительность CFM
Из-за того, что они необходимы, вентиляторы Tempest обладают одними из самых высоких показателей CFM (кубических футов в минуту), возможных для мобильных устройств среднего размера; PAL-30 не исключение.Лопасти разработаны специально для двигателя мощностью 1 л.с., который использует вентилятор, чтобы обеспечить максимальную производительность.
- Пропеллер с тремя (3) лопастями, 30 дюймов
PAL-30 — один из немногих вентиляторов Tempest, отличающийся конструкцией лопастей пропеллера в отличие от более распространенного рабочего колеса. Этот трехлопастный пропеллер в сочетании с открытой оцинкованной решеткой с прозрачным хромированным покрытием обеспечивает высокий CFM в широком воздушном потоке. Эта определяющая характеристика делает его идеальным для охлаждения и вентиляции складских помещений / промышленных предприятий.
- Открытая решетка решетки
Для работы лопастей гребного винта PAL-30 требуется открытая решетка. Этот прочный защитный кожух из оцинкованной проволоки с многочисленными сварными точками крепления для повышенной прочности обеспечивает наилучшую защиту как для пользователя, так и для вентилятора. Достаточно маленький, чтобы не допустить попадания посторонних предметов на прямой путь лопастей, и в то же время достаточно большой, чтобы обеспечить максимальное движение воздуха, наша открытая решетка решетки — именно то, что необходимо для обеспечения лучшей в отрасли безопасности и производительности в одном и том же корпусе.
- ДВИГАТЕЛЬ ОДНОСКОРОСТНОЙ ИЛИ ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТИ
PAL-30 стандартно поставляется с односкоростным электрическим двигателем TEFC мощностью 1,5 л.с. или с возможностью оснащения двигателем с регулируемой скоростью 2,0 л.