添加换热器时的风扇注意事项

将换热器集成到您的系统中

在设计液体冷却回路时,与风扇和热交换器配对以及将组件安装到系统中有若干注意事项。本应用笔记检查这些考虑因素,即使用气门、流量方向以及体积和质量流速如何影响风扇选择和集成。

全会

气门使风扇与热交换器散热片距离,以确保空气分布在热交换器的整个面上。

如果风扇离热交换器太近,则热交换器的有效尺寸将减小到大约风扇的大小(图 1)。由于空气现在通过较小的区域,结果是空气侧压降较高,气流减少。较小的有效换热器区域和减少气流相结合,减少了传热。

图1 换热器前视图和换热器侧视图
图1 换热器前视图和换热器侧视图

当放置与热交换器的正确距离时(参见图 2),风扇将空气在整个热交换器的散热片区域移动。由于气流分布在较大区域,因此会导致较低的压降,因此空气流量更大,性能更好。

为了从热交换器获得最大性能,风扇、气门和热交换器之间的连接必须密封,以避免空气泄漏并确保所有空气流经热交换器。

Boyd的大多数标准换热器都具有一体式风扇板和最佳距离的增压室,以实现良好的气流。这确保了将热交换器集成到系统中时的最佳性能。

风扇放置

多种条件(包括性能、风扇寿命和噪音)会影响风扇放置。

性能

如果对气流没有外部限制,风扇在给定电阻上移动相同数量的空气,无论它是推还是拉。这意味着,如果您只是将风扇连接到开放空间中的热交换器,则无论在热交换器上推或拉空气,性能差别都很小。如果风扇将空气推过热交换器,进入热交换器的空气可能会轻微温度升高,因此由于风扇产生的热量,性能会下降。在大多数情况下,这是微不足道的。

但是,如果空气路径受到约束,就像在机柜冷却应用中一样,一个方向的限制可能低于另一个方向,从而导致性能差异。需要逐案评估这种情况。

风扇生活

与所有电气设备一样,风扇的电机在暴露于较冷的温度时将持续更长时间。当风扇在 60°C 空气中操作时,与 20°C 相比,使用寿命可缩短 55%。如果要冷却液体,最好将冷空气推过热交换器,以便冷空气通过风扇的马达。相反,如果您正在冷却空气,如果风扇通过热交换器吸入空气,风扇的使用寿命和性能将会提高。

噪声

将风扇定向到离操作员最远的热交换器的一侧,将空气排出,从而提供最安静的操作。可能影响风扇噪音水平的其他因素包括总体气流、铲刀尺寸和设计以及风扇工作速度。更大、更慢的风扇比小型高速风扇更安静。

体积流量和质量流

冷却能力取决于质量流速。风扇提供恒定的体积流,而不是恒定的质量流。质量流量和体积流量与空气密度有关。登斯空气提供更高的质量流速,因此提供了更好的热交换器性能。

空气的密度由压力和温度决定。在 59°F 的温度和 14.7 psia 的压力下,空气的密度为 0.076 磅/英尺3。增加温度或降低压力会导致密度降低。在高温和高度下工作时,需要更多的体积流量来补偿这种较低的密度。

例如,我们配备马林风扇的 6210 个换热器的气流速率为 225 cfm。在 59°F 和 14.7 psa 压力下,这相当于 17.1 磅/分钟的质量流速。然而,在20,000英尺的海拔高度,质量流速小于此值的一半。图 3 显示了质量流速如何随海拔和温度而变化。

图 3:不同温度和高度下,使用马林风扇的 6210 个热交换器的体积流量与质量流速

高度
59°F 100°F 200°F

体积流量(cfm)

质量流量(磅/分钟)

体积流量(cfm)

质量流量(磅/分钟)

体积流量(cfm)

质量流量(磅/分钟)

海平面(0英尺)

225

17.1

225

15.7

225

13.5

1000 英尺

225

16.4

225

15.3

225

12.8

20000 英尺

225

7.8

225

7.2

225

6.0

总结

通常,在系统中安装热交换器和风扇时,您应该:

  • 使用气室提供良好的空气分配,从而获得最佳性能
  • 考虑系统配置、噪音要求和风扇寿命,以决定是否通过热交换器推动或拉取空气。
  • 如果您在高温或高度下工作,请考虑空气密度,以确保所选风扇足够。
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