轴流风扇选型

例如一个 60X60mm 的轴流风扇,风量为 17CFM,如何理解这个风量,如何选型

CFM(Cubic Feet per Minute,立方英尺/分钟)是衡量风扇强度的核心指标。对于电子设备散热来说,17 CFM 处于一个“比办公设备强,但比工业暴力扇弱”的中间地带。

1. 直观感受:17 CFM 到底是多少?

  • 空间体积类比: 1 个标准足球(5 号球)的体积大约是 0.2 立方英尺。17 CFM 意味着这台风扇每分钟能吹出相当于 85 个足球 体积的空气。
  • 生活对比:
    • 静音机箱风扇(12cm): 通常在 40~60 CFM 左右。
    • 4cm 小型散热风扇: 往往只有 5~8 CFM。
    • 17 CFM 的风扇: 通常是一颗 60mm(6 厘米) 左右的中尺寸风扇。如果你把手放在风扇口,能感受到明显的“凉风感”,风力比你轻轻吹一口气要强,但远没到吹乱头发的程度。

2. 为什么选 17 CFM?(散热逻辑)

散热公式(经验估算)

在海平面环境下,风量与散热功率的关系大约为:

$$CFM \approx \frac{1.76 \times P(W)}{\Delta T(^\circ C)}$$

  • $P$:设备产生的热功耗(瓦特)。
  • $\Delta T$:允许的温升(设备内空气温度 - 环境温度)。

假设: 你的设备功耗为 50W,你希望机箱内温度比环境温度只高 5℃。 计算得出:$CFM = \frac{1.76 \times 50}{5} = 17.6$。 此时 17 CFM 就是为了保证在高功耗下,内部不会积热导致电子元件过早老化。

系统阻抗(System Impedance)

这是最关键的原因。风扇标称的 17 CFM 是“最大自由风量”(即风扇前面什么都不挡时测得的值)。

  • 当风扇装进机箱后,由于有 PCB 板、线缆、散热片甚至防尘网 的阻挡,实际风量会大幅缩水。
  • 通常实际风量只有标称值的 40%~60%。选 17 CFM 可能只是为了确保在充满零件的机箱里,真正能有 8~10 CFM 的有效气流。

关于静压

这是选型时容易踩进去的坑

静压是空气克服系统阻力(如密集的 PCB、滤网、散热片)所需的压力。在流体力学中,总压力 ($P_t$) 由静压 ($P_s$) 和动压 ($P_d$) 组成:$$P_t = P_s + P_d$$ 其中动压 $P_d$ 与风速有关:$P_d = \frac{1}{2} \rho v^2$。

当你的设备内部很拥挤时,空气动能会转化为压力能。如果风扇的“静压”不足,空气就会在风扇叶片处“打滑”甚至发生倒流,导致实际风量骤减。

为什么风扇厚度越大,静压越高

1、更大的叶片倾角(Pitch Angle)

  • 薄风扇(如 6010): 因为厚度有限,叶片必须做得比较扁平。扁平的叶片像扫帚,适合“扫动”空气,但“推力”很小。
  • 厚风扇(如 6025): 厚度空间允许叶片拥有更大的倾斜角度。这意味着叶片每转一圈,不仅能咬住更多空气,还能给空气一个更强的向前的“推力”。

2、更长的“做功距离”

  • 空气在厚风扇的叶片通道中停留的时间更长。叶片像是一个螺旋斜面,厚度增加意味着这个“斜面”更长,风扇有更多的时间和空间对空气做功,将其动能高效转化为压力能。

3、更强的电机扭矩

  • 厚风扇通常能容纳更大、更长体积的电机定子。
  • 在高阻力环境下,风扇需要更大的扭矩来维持转速。薄风扇在遇到阻力时转速会明显掉队,而厚风扇依靠更大的电机扭矩,能“硬刚”阻力,维持稳定的压力输出。

关于风向

术语 动作 专业术语 压力状态 防尘能力
往外抽 将内部热空气排走 排风 (Exhaust) 负压 (灰尘从缝隙钻入)
往里吹 将外部冷空气压入 进风 (Intake) 正压 (可在风扇口加滤网)

建议: 如果你的设备(如 CEMS)工作环境比较脏(有粉尘、烟气),“往里吹 + 进风口滤网” 是更专业的工业级选择。如果设备在干净的实验室,“往外抽” 散热更利索。

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