设计散热系统时风扇选型的计算

足够的冷空气与散热片进行热交换，也会造成散热效果不好。一般铝质鳍片 的散热片要求风扇的风压足够大，而铜质鳍片的散热片则要求风扇的风量足够 大；鳍片较密的散热片相比鳍片较疏的散热片，需要更大风压的风扇，否则空 气在鳍片间流动不畅，散热效果会大打折扣。所以说不同的散热器，厂商会根 据需要配合适当风量、风压的风扇，而并不是单一追求大风量或者高风压的 风扇。 无论Intel 还是 AMD 的 CPU 都已经到了与散热器不可分割、 甚至丝毫也不能马虎 的 程度。 CPU 的风扇和散热片可以说是目前最实效、最方便、最常用的 CPU 降温 的方法， 因此选购一款好的 CPU 散热器是十分必要的。根据空气散热三要素的原 理， 热源物体表面的面积、 空气流动速度以及热源物体与外界的温差是影响散热 速度的最重要因素，其 实所有 CPU 散热器的设计也都是围绕更好地解决这三个问 题而进行的。下面就为大家介绍一些有关 CPU 散热器的性能参数，希望能对大家 有所帮助。 风扇功率 风扇功率是影响风扇散热效果的一个很重要的条件，功率越大通常风扇的风力也越 强劲， 散热的效果也越好。而风扇的功率与转速又是直接联系在一起的，也就是 说风扇 的转速越高，风扇也就越强劲有力。目前一般电脑市场上出售的都是直流 12V 的， 功率 则从 0.x 瓦到 2.x 瓦不等， 购买时需要根据你的 CPU 发热量来选 择， 理论上是功率略大一些的更好一些，不过，也不能片面地强调高功率，如果 功率过大可能会加重计算机电源的工作负荷，从而对整体稳定性产生负面影 响。风扇口径该性能参数对风扇的出风量也有直接的影响。在允许的范围之 内， 风扇的口径越大 出风量也就越大，风力作用面也就越大。通常在主机箱内预 留位置是安装 8cm8cm 的 轴流风扇。 对于该指标，笔者认为应选择的风扇口径 一定要与自己计算机中的机箱结构相协调， 保证风扇不影响计算机其他设备的正 常工作， 以及保证计算机机箱中有足够的自由空间来方便拆卸其他配件。 风扇转速 风扇的转速与功率是密不可分的，转速的大小直接影响到风扇功率的大小。通 常在 一定的范围内，风扇的转速越高，它向 CPU 传送的进风量就越大， CPU 获 得的冷却效果 就会越好。但如果转速过高，风扇在高速运转过程中可能会产生很 大的噪音，时间长了 还可能会缩短风扇寿命。 因此， 我们在选择风扇的转速 时， 应该根据 CPU 的发热量决定，最好选择转速在 3500 转至 5200 转之间的风 扇。 散热片材质 CPU 散热器中的散热片的最大作用是扩展 CPU 表面积，从而提高 CPU 的热量散 发速 度。不过，这其中又涉及到另一个问题，就是散热片材质的热传导系数 也就是材质 传递热量的速度。目前导热性能最好的是金 黄金白金都不错 ， 仅次于金的导热金属是 铜。如果用铜来生产散热片，那散热效果会非常理想，价 格也较能接受一些。但铜质地较结实、 加工难度较大、 重量较大，所以我们目 前很难见到使用铜来生产的散热片。再 次于铜的便是很大众化的铁和铝，铁易 锈、质地坚硬、不易加工、重量大等，而铝却没有这些麻烦事，所以铝便成为生 产散热片最常见的材料了。 散热片的形状 既然散热片是为了扩大CPU 的表面积， 那么如何使表面积最大化，就是在 材质被决 定之后最重要的设计重点了。普通的散热片是压铸成的，常见的形状 只是多了几个叶片 的“韭”字形， 这种散热片的散热效果是最为普通的。较高 档的散热片则使用铝模经过 车床车削而成， 车削后的形状呈多个齿状柱体。这 种散热片常用在高档显卡 和一些国外 原装机上， 有许多国外原装机根本就不 使用风扇， 只使用这种散热片 足见散热片形状对散热效果的巨大影响。在 同样体积的情况下，如果散热片拥有数目越多的鳍片或齿状柱体， 那么其表面积 肯定也越大。 一些制作得比较极端的散热片，甚至采用在一块金属基板上密密麻 麻地排 列着很薄的散热鳍片的设计，以此来最大化地拓展表面积。不过在重视 散热面积的情况 下，好的散热片也不会忽视底部的金属板基厚度。通常必须保证 一定的厚度，才能使热 传导的效率更高。这里另一个比较极端的情况是像 Intel 原装 Pentium 4 散热片，它的 中心是一个“粗壮”的铜柱 直径约 3cm ，外 面包围着一圈螺旋状的散热鳍片。 风扇噪声 衡量风扇质量高低的另一个外在表现是噪音大小，毕竟太大的噪音将极大影响 我们 操作电脑的心情。 通常功率越大， 转速也就越快， 此时噪声也越大。因 此， 我们在购买 风扇时， 一定要试听一下风扇的噪音，如果太大，那么最好不 要购买。当然风扇噪音不一定都是风扇质量的问题，也有可能是风扇的转轴润滑 效果不行， 或者是风扇没有被正确安装好。如果是这样的话，我们最好能重新给 风扇定位，或者给风扇的转轴加上一些润滑剂， 以保证其润滑效果良好。此外， 风扇本身的设计也决定了噪音的大小。目前常 见的风扇分为轴承式和滚珠式两 种， 滚珠式风扇拥有更好的散热效果和更小的噪音， 不 过价格也略高。 风扇排风量 风扇排风量可说是一个比较综合的指标，因此我们可以这么说排风量是衡量一 个风 扇性能的最直接因素。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，所以对散热风扇的排风量来说，扇叶的 角度是决定性因素。 通常质量好的风扇，即使我们在离它很远的位置，也仍然可 以感到风流，这就是散热效果上佳的表现。风量与风压的测试方法有两种，一 是用风洞仪测试，另一种是用双箱法测。但对于一般用户而言，没有这样的设 备，只能看厂家提供的数据。因此用户可将此数据作为参考，最终还要看降 温效果。 1 1。风量。风量 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，单位是 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。 2 2。风压。风压 为进行正常通风，需要克服风扇通风行程内的阻力，风扇必须产生克服送 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 如何选择正确的风扇或鼓风扇如何选择正确的风扇或鼓风扇 所有需要使用风扇散热的电机与电子产品的设计工程师，