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    风扇,对于我们来说,都是非常熟悉的,打小起每到夏天就会给送来阵阵凉风,陪伴我们走过人生的每一个酷暑。对于电脑而言,风扇更是不可或缺的,无论是机箱的吐故纳新,还是CPU/GPU的强制散热,或者是流光溢彩的视觉冲击,风扇都担有重责。

    电脑上用的风扇都是DC风扇(以下风扇均指此),它的运作原理也很简单,导体通过电流,周围会产生磁场,如果将此导体置于另一磁场中,将产生吸力或斥力从而让物体移动,也就是安培右手定则,中学物理都有学过,就不细讲了,这次主要是看看DC风扇的一些常见指标,它们在风扇的选择与使用中都会用到。


    风扇外包装上一般都印有基本性能指标

    风扇从性能数据上说有4个关键的参数,即风量、风压、转速和噪音,当然对风扇性能有影响的还有扇叶形态、电机轴承和扇框等等。一把好的风扇可以卖到大几百块,普通的30-80块不等,而最便宜的5块包邮的都有,可见中间还是蛮有讲究的。

    风量

      风量 = 平均风速×过风面积

    风量是最基本的指标之一,不受尺寸结构方式等限制,指单位时间内通过过风面积的空气体积,过风面积基本上等同风扇外框面积减去电机部分内框面积。风量一般用CFM(cubic feet per minute,立方英尺/分钟)来表示,也有少数人会用m3/min,12cm风扇风量多在30-80CFM间。

    显然,平均风速一定时,风扇直径越大,过风面积就越大,风量也就越大,参与热交换的空气也就越多,大多数情况下散热效果越明显。但是盲目追求风量也是不可取的,因为还有一个与之息息相关的“风压”我们要顾虑。

    风压

    如果说风量是指单位时间内参与热交换的空气总量,那么风压就决定了这些空气能到达的位置。准确的讲,风压就是出风口与入风口间产生的压强差,通俗的讲,风压定义了风能吹到多远的距离,由于风压描述的压强差比较小,一般以水柱为单位,即mmH2O(毫米水柱),12cm风扇风压多在0.3-1.0mmH2O间。

    风压大小主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速,前三者的影响较为复杂,和转速的关系就很简单,同条件下,转速越快,风压越大。


    风扇风压示意图

    风量和风压是一个互相制约的关系,转速不变的情况下,风量越大风压越小,风压越大则风量越小,它们之间的制约程度取决于风扇的扇叶形状和整体的结构,下面是一张典型的风量-风压特性图。


    风量-风压特性图

    在我们日常应用中,选择大风量还是选择大风压的风扇要依赖实际情况,比如机箱前置风扇多选风压大的,这样冷空气可以尽可能地吹到机箱内部深处,而后置风扇就可选择风量大的,让更多的热空气排出到机箱外,像鳍片密集的或较厚的散热器,搭配的风扇也对风压有一定要求。

    转速

    转速是指每分钟内扇叶所转的圈数,单位为rpm(revolutions per minute),转速对风扇的性能影响是巨大的,通常转速越高带来的风量越大、风压也越高,但是噪音也会更大。

    风扇转速由电机、工作电压、风扇扇页的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。绝大多数的风扇转速都是可以调节的,这是因为他们的转速会随工作电压的变化而同步变化,我们平常用过的调速器其实不过就是个小小的变阻器,和风量/风压不同,转速能通过简单的仪器测量或软件查看,12cm风扇的转速一般在800-2000rpm。


    转动中的风扇

    噪音

    风扇噪音是风扇工作时产生杂音,同时,噪音也是对用户造成直接影响的因素。噪音大小受多方因素影响,如转速、扇叶大小和数目等,标称的风扇噪声值是在噪声小于17dB的消音室中测量的,距离风扇1米,并沿风扇转轴的方向对准风扇的进气口,采用A加权的方式进行。

    一般要求风扇的噪声要尽量的小,而且不能存在异音,劣质的风扇,往往扇叶的重心没有在轴心上,使用一段时间后,风扇轴承逐渐磨损,都会使震动加剧噪音变大。

    扇叶

    扇叶的设计对风扇的性能起着决定性的作用,厂商的技术功底也大多通过各种各样的扇叶来表现,扇叶有几种主要参数影响着风扇的风量、风压和风速。


    叶片曲率越大,风量与风压越大,叶片所受的阻力也越大,要求电机的扭力更大


    叶片倾角(与气流方向的角度)越大,风压越大,但可能产生回流现象,降低风扇性能


    叶片间距过小会气流扰动,增加表面摩擦,降低效率,间距过大则会压力损失增大风压不足


    叶片弧度能让吹出气流集中在出风口正前方的柱状空间内,可以增加风压

    另外叶片数目也有很大影响,风扇的叶片数目基本上是5、7、9等奇数,这是为了平衡和避免共振,在相同条件下,增加扇叶数目,能提高风量,但风压会下降,或者说,保证相同风量下,通过增加扇叶能有效地降低转速,从而降低噪音。

    除了上述的那些指标外,风扇轴承也是很重要的,通常分为含油轴承、液压轴承、滚珠轴承和磁浮轴承,不同的轴承产生的噪音有大有小,而它们的寿命长短也有不同。这些轴承各自有着不同的优缺点,如含油轴承成本低,噪音小,技术含量低,寿命也短(5000-8000小时);液压轴承相比于含油轴承,寿命要长很多(4万小时);DIY玩家喜爱的双滚珠轴承,有着超长寿命,达5万-10万小时,价格高,噪音也大;磁浮轴承则是集大成,技术含量比较高,寿命也长(5万小时),噪音极低,价格也是极高。

    该如何选择合适的风扇?

    风扇可以简单归为三大类,一类是风量扇,另一类是风压扇,最后一类是都均衡扇,三种风扇顾名思义就是有些风量特别大,有些风压特别大,有些则两者都有点但都不大(都很大的要么很贵要么很吵),然后根据场景实际需求来选择。

    应该说风量扇适用大多数应用环境,能让更多空气参与到热量交换过程当中,像机箱后置、上置、侧边风扇都可以选用风量型扇子,风道畅通的话,机箱前置风扇也可以用大风量的扇子,如果硬盘笼之类的在风扇附近,风压类扇子会更好一些,对于散热器搭配的风扇,如果鳍片不是很密集散热器不是很厚的话,还是以风量扇为主,基本原则就是,抽风类的风扇多选用大风量风扇,密集型、阻力较大的区域的吹风类风扇多使用风压高的风扇,并且有一个前提,噪音得小,至少在夜深人静时你不能听到它在那呼呼呼地忙个不亦乐乎!

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    • Henny大学生 2016-05-09 09:25    |  加入黑名单

      henry 终极杀人王

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      2016-05-07 14:30
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      30#

    • 游客  2016-05-08 09:11

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    • henry终极杀人王 2016-05-07 14:30    |  加入黑名单

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    • NISIZHIZHU一代宗师 2016-05-07 14:05    |  加入黑名单

      yikey1988 大学生

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    • yikey1988大学生 2016-05-07 12:12    |  加入黑名单

      NISIZHIZHU 一代宗师

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      2016-05-07 08:16
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      yikey1988 大学生

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      2016-05-06 21:23
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    • 游客  2016-05-07 00:34

      femsppp 小学生

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    • femsppp小学生 2016-05-06 23:29    |  加入黑名单

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    • libossking博士 2016-05-06 22:48    |  加入黑名单

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    • 我匿名了  2016-05-06 22:13

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    • 游客  2016-05-06 19:51

      Elwin 一代宗师

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    • 游客  2016-05-06 19:25

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      JaxonLau 一代宗师

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    • thesea管理员 2016-05-06 17:07    |  加入黑名单

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      3#

    • 游客  2016-05-06 17:07

      游客

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