电子设备强迫风冷设计指南.doc

电子设备强迫风冷设计指南 目录 1. 相关知识 3 2. 温升的要求 3 3. 风机的选择和使用 3 3.1. 系统需求的风量大致计算方法 3 3.2. 风机的选择 3 3.3. 风机的功率、效率和特性曲线 4 3.4. 系统阻力特性与风机工作点的确定 4 3.5. 风机的串连和并联使用 5 3.6. 风机的噪声 6 3.7. 风机的安装位置 8 4. 结构因素对风冷效果的影响 11 4.1. 开孔设计 11 4.2. 常见的开孔模式 12 4.3. 外壳出风口的设计 12 4.4. 风机的位置 13 4.5. 风道的结构形式 13 4.6. 元件的排列与走线 15 4.7. 热源的位置 15 4.8. 漏风的影响 15 相关知识 强迫风冷是利用风机驱使工作的气流经过发热表面，把热量带走的一种冷却方法，气流的速度越高，带走的热量越多，电子设备中，强迫风冷的散热能力要比自然散热的能力大10倍左右。 流体在流动时，不一定是先向距离近的方向流动，而是先向流动阻力小的方向流动。 温升的要求 根据IEC的要求: 在正常使用时（环境温度为35度），可能与患者短时间接触的设备部件，其表面最高温度不超过50度。 根据东芝的要求: 在正常使用时（环境温度为35度），机箱内空气的最高温升不允许超过15度。 FDA的要求： 在环境温度35℃条件下，工作中产品的可触摸表面温度不得超过50℃。如果同病人接触，则不得超过41℃。如果超过41℃，则必须进行科学的解释，并提供数据以证明不会危及病人安全。 风机的选择和使用 系统需求的风量大致计算方法 测定设备的规格和工作条件： －V: 整个系统所产生的总热量（W）=100(W) －?T:系统内部温度上升（K）=15度 计算冷却所需的空气流量： －Q’：马达的空气流量（m3/min） －Q’：=V/(20?T)=100/20*15=0.33（m3/min） 选用风扇： －Q: 最大空气流量（m3/min）：Q’=Q*2/3 －Q: = Q’*3/2=0.33*3/2=0.5（m3/min） 确认所选用的风扇是否正确。 风机的选择 軸流式风机就是空气进出口的流动方向与叶轮軸线平行，其特点是风量大，风压小，軸流式风机可以装在而不改变气风道中气流的方向，根据其结构形式可分为： 螺旋浆式 ：普通的电风扇或排气扇就是这种类型。一般用于空气循环装置。 园筒式：其特点是螺旋浆形叶轮的外面有圆筒，其叶尖漏损小，效率较高。 导页式：其结构与圆筒式的相同，仅在出口或进口处加装导风叶。用以引导气流，减少涡流损失，此种风扇效率高，静压效率一般可达95％。 圆筒式和导页式风机用于中，低系统阻力并且要求提供较大空气流量的电子设备的冷却，当电机用400Hz电源时，由于电机转速高，軸流式风机的性能有较大的提高。但这种小型高速的风机产生的噪声大（一般在我公司不推荐使用）。 选择风机时，应考虑的因素包括：风量,风压,效率，空气流速，系统或风道的阻力特性，应用环境条件，噪声，以及体积，重量等，其中风量和风压是主要参数，对于我公司生产的设备，要求风量大，风压低，一般要采用軸流式风机，风机的类型确定后，再根据工作点来选择具体的型号和尺寸。风机在工作时的噪音应控制在一定的范围，以免影响到人员的正常工作。选择风机时，尽量用转速较低的风扇，可减少气流的冲击，降低噪声。 风机的功率、效率和特性曲线 当不计一切的损失时，单位时间内流过风机的空气所做的功，称为空气的理论功率，也就是风机的动力输出，风机的动力输入称为风机的轴功率，风机的动力输出与动力输入的比值称为风机的效率。 风机特性曲线是指风机在某一固定的转速下工作时，静压，效率，和功率随风而变化的关系曲线，一般以风量为横坐标，压力，功率或效率为纵坐标。当风机出口封闭时，没有气流，（风量为零，）静压最大，当风机不与任何风道相联时，其静压为零，而风量达到最大，在这两个极点间有一点的效率最高，风机在效率最高的点附近工作时，功率消耗最小。这就需要选择最佳风机，以便满足空气流量和静压的要求。 系统阻力特性与风机工作点的确定 风机的总压力是用来克服系统（或通风管道）的阻力,并在出口处形成一定的速度头，系统（或通风管道）的阻力曲线是通风冷却系统的静压与空气流量的特性曲线，与流量的平方成正比。下图中1, 2，3分别代表不同风道的特性曲线（1＃曲线表明系统风道的阻力最大，3＃最小，设计要让系统的阻力尽量小），风道的特性曲线与通风机的特性曲线的交点就是这个通风机的工作点。为了保证足够的风量，在选择风机时，应有一定的余量。 风机的串连和并联使用 所选风机的风量或风压不能满足要求时，可以采用串联或并联的方式来满足要求。 风机的串联使用 当风机的风量能满足要