散热器风扇的效能:风量
散热器风扇的效能(例如风量、风压)主要取决于:风扇扇叶直径和轴向长度;风扇的转速;扇叶的形状。好的风扇除了通风量大、风压高以外,可靠性也是非常重要的,风扇使用的轴承形式在此显得非常重要。高速风扇一律使用滚珠轴承(ball bearing),而低速风扇则使用成本较低廉的自润轴承(sleeve bearing)。
风量是衡量一个风扇性能的重要指标。在谈风量之前,我们首先要谈的是风扇的转速。顾名思义,这就是风扇在公司时间内旋转的圈数,一般用公司"转/分"来表示。虽然说转速不能决定风扇的散热性能,但也是一个重要的指标。不过,建议不要选择转速过大的风扇(现时的标準是最好不要超过5000转/分)。因为风扇的转速是和风扇的噪音成正比的,转速过大的话,将会形成巨大的噪音。这对于一台电脑来说无疑是很难容忍的(除非你对噪音毫不在乎)。言归正传,如果一个风扇可以达到5000转/分,但其扇叶如果是扁平的话,那就不会形成任何气流的,所以关係散热风扇的排风量,扇叶的角度是决定性因素。
风量是指风扇通风面积与该面积平面速度之积。通风面积是出口面积减去涡舌处的投影面积。平面速度是气流通过整个平面的气体运动速度,公司是米/秒。平面速度一定时,扇叶叶轮外径越大,通风面积越大,风量则越大。风量越大,冷空气吸热量则越大,空气流动转移时能带走更多的热量,散热效果越明显。风扇的流量大都採用CFM为公司(英制公司,立方英呎/分),大约等于0.028立方米/分钟。 50x10mm CPU风扇会达到10 CFM,而6000RPM的50x10mmCPU风扇则会产生更多的CFM。60x25mm风扇通常能达到20-30的CFM。衡量散热风扇排风量的方法相对的则比较直观,主要将风扇接上电源,然后将手放在风扇旁感受一下吹出的风量就可以了。另外,还有一个方法,一个强劲的风扇在高速旋转时,它的扇叶看起来应该是静止不动的,也就是说,你应该看不到转动的痕迹。
风压为进行正常通风,需要克服风扇通风行程内的阻力,风扇必须产生剋服送风阻力的压力。测量到的压力变化值称为静压,即最大静压与大气压的差值。它是气体对平行于物体表面作用的压力,通过垂直于其表面的孔测量出来的。把气体流动所需动能转化为压力的形式称为动压。为实现送风的目的,需要有静压与动压。全压为静压与动压的代数和。风压越大,风扇送风能力越强。
在实际应用中,标称的最大风量值,并不是实际散热片得到的送风量,风量大,也并不代表通风能力强。因空气流动时,气流在其流动路径会遇上散热鳍片的阻挠,其阻抗会限制空气自由流通。即风量增大时,风压会减小。因此必须有一个最佳操作工作点,即风扇性能曲线与风阻曲线的交点。在工作点,风扇特性曲线之斜率为最小,而系统特性曲线之变化率为最低。而此时的风扇静态效率(风量X风压/耗电)为最佳。有时为了能减小系统阻抗,甚至选用尺寸较小的风扇,也可以获得相同的风压。
散热器风扇的效能:轴承系统
因为风扇的功率越来越大,转速越来越快,噪音也就越强。如今风扇为了减轻噪声都投入了一些设计,例如改变扇页的角度,增加扇轴的润滑度和稳定度等等。其中,比较好的一项技术是採用了"滚珠轴承"。滑动轴承风扇大都价格低廉而宁静,但是其可靠性则较低。便宜的滑动轴承只是一个有几个可以新增润滑油小孔的环。风扇的马达就在这个环中转动,新增了的润滑油就在小孔内积存着来润滑轴承。
滚珠轴承通常比滑动轴承贵,声音也大一点,但是它的可靠性较高。而用于PC电脑电脑机器内的风扇大都使用非常细小的滚珠构成的轴承,这样可以获得较低的摩擦係数及磨损率。
需要注意的是,如果你购买的风扇上注明了滚珠轴承的话,这只风扇仍然有可能只是滚珠轴承与滑动轴承的混合方式而已。一只风扇需要两个轴承,而在散热片上使用的大都是50×10mm的滚珠风扇,采用的轴承就是一个滚珠轴承与滑动轴承的配合方式。而对于较大的风扇(60×25mm以及更大的),则大都是採用两个滚珠轴承的,人们通常称之为"two ball" 或者"dual ball bearing"。
一般建议大家只考虑纯滚珠轴承的风扇。便宜的滑动轴承通常会在六个月以内失效,而较贵的高品质滚珠轴承通常都会具备较高的MTBF(平均无故障时间)。当然,有的制造商还在滑动轴承的内裡使用了特氟隆,它同时具备了滚珠轴承一样的高可靠性以及塬有的低噪音特性,但是它的价格会更高。
关于风扇轴承的种类还有很多,笔者暂时就为大家介绍这些,各种风扇轴承的参数玩家可以看上面的图表。用户在购买散热器的时候,可以了解下散热风扇采用的轴承类型对比下图表,根据自己的需求进行选择。
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