El mejor perfil de flujo de aire del gabinete

12

Estoy en el paso final de un proyecto y necesito algunos consejos sobre qué perfil de evacuación de calor debo usar para colocar tres ventiladores para enfriar, tengo cuatro alternativas como se muestra en el diagrama, pero no sé cuál alcanzará el mejor rendimiento en términos de enfriamiento.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Julian
fuente

Respuestas:

11

Eso depende de cuál sea el "mejor rendimiento" y, en cualquier caso, la respuesta exacta requeriría un cálculo para el que se desconocen muchas entradas.

Empíricamente, querrá eliminar el aire justo después de que pase sobre componentes más calientes, y el soplado funciona mejor que la succión debido a la turbulencia del aire que favorece el intercambio de calor. Entonces, la disposición típica (que he visto en cada computadora portátil que he abierto) se ve así:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Dmitry Grigoryev
fuente
6

Normalmente iría con la opción 2, todo lo demás es igual.

Los supuestos:

  • Los componentes más fríos no agregarán mucho a la temperatura del aire y pueden ser más sensibles al calor en primer lugar (electrolíticos, por ejemplo, también algo de arena).
  • Los disipadores de calor en el material caliente corren lo suficientemente por encima de la temperatura ambiente que el pequeño aumento en la temperatura del aire no es importante.
  • La caída de presión es lo suficientemente grande como para hacer que una caja presurizada sea un lugar mejor en la curva del ventilador que una caja a baja presión (Además, esto tiende a ser mejor si está filtrando el aire de admisión), de lo contrario 2 o 3 son más o menos equivalentes.

Sin embargo, la gestión térmica realmente debería haberse considerado en una etapa mucho más temprana en el diseño, particularmente porque elegir ventiladores para que el sistema funcione en el lugar correcto en la curva del ventilador no siempre es trivial y simplemente agregar más ventiladores no siempre es una victoria. Si ya está en el punto de parada, un ventilador adicional solo agregará ruido.

Dan Mills
fuente
Si los componentes más fríos pueden tolerar que se calienten, # 4 también puede funcionar bastante bien. Es el único donde los fanáticos soplan donde tienen que soplar.
Dmitry Grigoryev
2
De hecho, pero eso a menudo no es un hecho. Por ejemplo, tengo un proyecto en el que el FPGA tiene una temperatura de unión máxima de 85 grados C, pero el LDMOS en el amplificador superará los 200 grados C en el límite, y el disipador térmico puede llegar a los 100 ° C a toda potencia. El disipador térmico es un diseño de alta contrapresión, por lo que las caídas de presión en el resto del sistema son pequeñas en comparación, lo que supongo que significa que en cualquier lugar antes de la broca caliente es un buen lugar para los sopladores. Mantener a los fanáticos en el aire fresco también mejorará su vida útil.
Dan Mills
El n. ° 2 fue mi elección instintiva: hay flujo de aire sobre los componentes del enfriador, en caso de que algunos lo necesiten, y el aire más caliente sale directamente del gabinete en lugar de sobre otros componentes.
TripeHound
Mantener a los fanáticos en el aire fresco es algo bueno, y el # 4 hace exactamente eso. Por supuesto, sería una mala idea soplar aire caliente en un FPGA, una batería o un HDD.
Dmitry Grigoryev
4

Creo que @Dmitry tiene el mejor diagrama de bloques hasta ahora, pero puede haber problemas si el flujo de aire se escapa por la parte superior de las partes calientes o sale de la entrada, dependiendo de la altura de la carcasa y el bloqueo del flujo de aire entre los ventiladores. Esto sin duda es la solución más silenciosa ya que las rejillas de ventilación de la red crean un ruido turbulento masivo de corriente de Foucault en comparación con los ventiladores independientes sin restricciones.

Después de varias noches de investigación sobre cómo enfriar los puntos calientes en un rack de 1U de altura, 19 "y 180 W, con termopares, humo y una linterna, concluí que el diseño de enfriamiento óptimo que crea la velocidad de aire turbulenta más alta sobre los puntos calientes al bajar la altura con un película de plástico con forma de un pequeño pliegue en la entrada (spoiler) para iniciar las corrientes de Foucault justo antes de la entrada , luego el flujo laminar para la entrada y el escape a través de las rejillas de ventilación.

Esta técnica redujo la temperatura de la carcasa del punto de acceso en el peor de los casos de 65'C a 20'C al elevar la velocidad promedio del aire de la superficie de la zona de cocción aproximadamente> 3m / s usando ventiladores gemelos de bajo CFM (~ 1.5 "h) usando un spoiler de película mylar directamente sobre el partes calientes (ferrita y mosfets)

Luego agregué un termistor con epoxi para ferritar para regular un LM 317 con una olla, R fijo y un transistor para sesgar la temperatura de retroalimentación para encender a 40 ° C y la velocidad máxima a 45 ° C para un control de sonido suave. Sin ventilador en condiciones normales, úselo.

Tenga cuidado con las grandes resonancias de la superficie de la tapa metálica (efectos de la placa de sonido del piano).

Pero en lugar de la posición del ventilador y las opciones de diseño CFM clásicamente hechas incorrectamente para PC, use la velocidad de aire máxima posible con el mínimo ruido de corriente de Foucault en las aspas del ventilador.

En mi caso, tenía más espacio con los ventiladores cerca del escape con un pleno cerrado de admisión y escape restringido solo a la fuente de alimentación caliente.

PD

Este fue un diseño que hice hace más de 15 años para AVAYA (nee Lucent) donde diseñé el sistema en 8 semanas y aumentó hasta 1000 unidades / mes. Fue mi mejor diseño térmico con un ventilador.

Recuerdo que una vez, Dell tenía un diseño "mejor" con un ventilador "en línea" en una manguera de cámara para una operación súper "silenciosa", pero creó el flujo de aire de admisión de alta velocidad sobre el disipador térmico de la CPU directamente (vacío) y eliminó el calor directamente fuera del panel posterior sin circularlo dentro de la caja. En este caso, solo había un punto de acceso.

Conclusión

Puede convertir el flujo de aire y la presión diferencial en velocidad, pero la velocidad de la superficie sobre los puntos calientes y su área de superficie es el factor crítico para la transferencia de fluido térmico hasta un punto donde está limitada por la resistencia térmica del emisor.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fuente
Sí, he hecho cosas similares con un pequeño resorte helicoidal montado frente a la entrada del disipador de calor, el flujo turbulento aquí es tu amigo, pero tiende a aumentar la contrapresión, por lo que se indica una comprobación con un manómetro para asegurarse de que el ventilador esté funcionando El punto es razonable. De acuerdo en que la mayoría de los fabricantes de PC se equivocan, Dell generalmente es una notable excepción.
Dan Mills
1

Suponiendo que los ventiladores seleccionados tienen una construcción axial (como se ve en los dibujos), la mejor configuración será # 3. La razón es que los ventiladores axiales funcionan de manera más eficiente (crean una mayor diferencia de presión y, por lo tanto, un flujo de aire) si succionan el aire del recinto. La segunda consideración es que no desea soplar aire caliente sobre componentes "más fríos". (He visto una máquina SFF Dell en el pasado que tenía la configuración n. ° 4, y el componente "más frío" resultó ser un disco duro, que fallaría en varios meses. Se realizaron retiros masivos). Sin embargo, si los ventiladores son del tipo de soplador (como en las computadoras portátiles), son mejores para soplar, por lo que la configuración n. ° 5 (de Grigoryev) es buena.

ADICIÓN: la determinación del esquema de evacuación también depende de la impedancia hidráulica general de la construcción interna, los requisitos de impacto del polvo y el nivel de ruido requerido. Los ventiladores axiales pueden ser de tres tipos: tubo axial, paleta axial y hélices, y cualquier cosa intermedia. Las diferentes construcciones tienen diferentes curvas de carga de presión. Si se usa una especie de ventiladores tubeaxiales, la configuración n. ° 2 podría ser favorable. Los servidores Blade usan ventiladores tubeaxiales apilados en la configuración # 5. Con los ventiladores de hélice comunes, la mayoría de las PC de alto grado los usan en el lado del escape, por una razón.

Ale..chenski
fuente
No estoy seguro de eso, las curvas de los ventiladores generalmente asumen 1 ATM en el lado de la entrada, lo que parece argumentar que una cámara presurizada es mejor que una que funciona a una presión de calibre negativa. Después de todo, uno solo puede jalar como máximo 1 ATM de vacío (y eso se vuelve terriblemente ineficiente a medida que disminuye la densidad), pero el límite superior para la presión probablemente se define por la caja que se separa. Lo que sí ayuda es proporcionar un espacio de cámara libre en el lado de SALIDA del ventilador, o incluso algo en forma de difusor para convertir la velocidad en presión.
Dan Mills
@DanMills, las curvas de prueba son curvas de prueba, pero las aplicaciones son reales. Sus argumentos en las condiciones extremas no son constructivos. Dije un conocimiento común de hace 20-30 años, desde entonces podría haber un progreso en el diseño de la forma de la cuchilla. Es posible que necesitemos la ayuda de Trevor para aclarar las cosas, electronics.stackexchange.com/a/305659/117785 y electronics.stackexchange.com/q/6379/117785
Ale..chenski
0

Como obtuve muchas opiniones diferentes sobre este tema, probé las cuatro configuraciones y la configuración n. ° 4 funcionó mejor para enfriar el gabinete. Gracias a todos por su ayuda.

Julian
fuente
Tiene razón al decir que el # 4 tuvo el mejor desempeño "en enfriamiento" del gabinete. Sin embargo, como otros señalaron, hay otros temas que deben considerarse. Soplando aire caliente en las partes más frías, soplando polvo en los componentes, etc.
Guill
Como cada proyecto tiene sus limitaciones únicas, en mi caso los inconvenientes de la configuración 4 son completamente aceptables, mi objetivo principal era lograr la temperatura más baja para los componentes calientes. Gracias de nuevo por su ayuda.
Julian