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風(fēng)量與壓力曲線分析

時間:2023/6/28閱讀:963
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空氣增流器及其移動空氣所通過的系統(tǒng)均可展現(xiàn)靜壓與氣流的特性曲線。其概念與電阻相似,;當(dāng)流經(jīng)電阻的電流增加時,,電阻的壓降也隨之增加。同樣,,當(dāng)通過系統(tǒng)的風(fēng)量增加時,,系統(tǒng)的壓降也會增加,。

絕壓傳感器置于風(fēng)扇前.jpg


許多風(fēng)扇曲線經(jīng)常出現(xiàn)的特征是靠近繪圖中間的平坦,、水平或正斜區(qū)域,通常稱為曲線中的“拐點",。它對應(yīng)于氣流從風(fēng)扇葉片脫離而非在葉片周圍平穩(wěn)流動的操作區(qū)域,。這種脫離會導(dǎo)致噪聲水平增加,并且由于該區(qū)域的微小壓力變化會導(dǎo)致風(fēng)量出現(xiàn)巨大變化,,因此系統(tǒng)的實際操作點可能既難預(yù)測又不穩(wěn)定,,會造成磨損加劇、機械振動和其他不良影響,。鑒于這些原因,,大多數(shù)風(fēng)扇的操作范圍是曲線拐點的右側(cè)(自由流動)。

看,!風(fēng)的曲線是這樣的,!

圖1. 風(fēng)扇曲線樣例(配有注釋)

系統(tǒng)曲線和多風(fēng)扇

在電子應(yīng)用中,系統(tǒng)的壓力P 和通過系統(tǒng)的風(fēng)量Q 之間的關(guān)系往往是P=xQy 的形式,,其中x 和y 是風(fēng)扇迫使空氣通過的系統(tǒng)特征“常數(shù)",,指數(shù)y 的值通常在1和2之間,通常接近2,。對于風(fēng)扇和空氣移動所通過系統(tǒng)的任何給定組合,,操作點為系統(tǒng)和風(fēng)扇曲線相交處——在這種流速下,,風(fēng)扇產(chǎn)生的靜壓與通過所裝系統(tǒng)的風(fēng)量所需的壓力達(dá)到平衡。

風(fēng)扇及系統(tǒng)曲線的非線性特性可能會產(chǎn)生不太直觀的影響,。圖2包含假設(shè)的系統(tǒng)曲線,、圖1所用的同一風(fēng)扇曲線示例以及兩個相同風(fēng)扇串聯(lián)、兩個相同風(fēng)扇并聯(lián)和相同單個風(fēng)扇以80%速度運行的曲線,,每個場景的操作點均已圈出,。人們可能認(rèn)為情況應(yīng)該會大致成比例——使用兩個風(fēng)扇會帶來大約兩倍的風(fēng)量,或者降低風(fēng)扇速度會按比例減少風(fēng)量,。雖然此處已證明,,將單個風(fēng)扇的速度調(diào)低20%會導(dǎo)致風(fēng)量大致成比例減少,但如圖3所示,,將所用風(fēng)扇的數(shù)量增加一倍,,預(yù)計只會增加10%到17%的風(fēng)量。

看,!風(fēng)的曲線是這樣的,!

圖2. 假設(shè)的系統(tǒng)曲線以及單個風(fēng)扇、降速版單個風(fēng)扇,、串聯(lián)和平聯(lián)配置雙風(fēng)扇的曲線,。

圖 3. 在降低風(fēng)扇速度和使用多個風(fēng)扇的情況下,通過假設(shè)系統(tǒng)的風(fēng)量預(yù)期變化,。

這一結(jié)果是由于所用風(fēng)扇的曲線中存在寬而平的拐點區(qū)域,,加上系統(tǒng)壓力曲線上升相對較快,并且已接近單風(fēng)扇情況下的拐點,。雖然在此處使用單個風(fēng)扇是可行的,,但系統(tǒng)中幾乎沒有變化(如過濾器負(fù)荷)。并聯(lián)使用多個風(fēng)扇只是將整個風(fēng)扇曲線向右延伸,,讓風(fēng)扇曲線中的拐點穿過系統(tǒng)曲線,;這并非出色的設(shè)計方案。將兩個風(fēng)扇串聯(lián)使用,,能夠顯著改善系統(tǒng)曲線和組合風(fēng)扇曲線之間的余量,,如果可以接受比單風(fēng)扇方案增加一倍的部件數(shù)量和空間要求,或者需要多余元件,,這也許是可行的解決方案,。然而,更好的解決方案可能是尋找具有更適用于該應(yīng)用場景的特性曲線的其他風(fēng)扇,。

推,、拉或兩者兼而有之?

可將空氣增流器安裝在系統(tǒng)的進氣或排氣側(cè),,或兩者均安裝,。與大多數(shù)此類設(shè)計方案一樣,,每種各有利弊。

看,!風(fēng)的曲線是這樣的,!

圖4:風(fēng)扇將空氣推入外殼

(+)風(fēng)扇在較冷空氣中運行,延長使用壽命

(-)風(fēng)扇靠近過濾器,,會降低過濾器的效能和流動效率

(-)應(yīng)用外殼內(nèi)氣流不均

看,!風(fēng)的曲線是這樣的!

圖5. 風(fēng)扇將空氣抽出外殼

(+)由于增加了風(fēng)扇與過濾器的距離,,優(yōu)化過濾效果及經(jīng)過過濾器的流量

(+)便于根據(jù)排風(fēng)溫度進行閉環(huán)溫度控制,。

(+)外殼內(nèi)氣流更均勻

(-)風(fēng)扇在較暖環(huán)境下運行:風(fēng)扇壽命縮短

看!風(fēng)的曲線是這樣的,!

圖6. 兩個風(fēng)扇,,一推一拉

(+)冗余度:如果一個風(fēng)扇發(fā)生故障,氣流不會停止

(+)在保持降溫效果的同時,,能夠降低風(fēng)扇速度(對風(fēng)扇壽命有利)

(-)價格及所需空間比單個風(fēng)扇高出一倍


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