Diese Frage galt für Anlagen. Aus Sicht des an einem Kühlkörper angebrachten Lüfters spielt es jedoch eine Rolle, ob Luft durch die Rippen geblasen oder durch die Rippen gesaugt wird. Mit anderen Worten, ist das Luftströmungsmuster so unterschiedlich, dass es eine Rolle spielt?
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Antworten:
Dies ist ein so umfangreiches Thema, dass es wirklich nicht eines ist, das man mit einem einfachen beantworten kann. Es ist besser als die andere Antwort.
Allein stehend erzeugt die Gebläseseite eines Gebläses einen konzentrierten, sich schneller bewegenden und turbulenteren "Luftstrom" im Vergleich zur Ansaugseite, auf der die Luft aus allen Richtungen fast gleichmäßig angesaugt wird. Sie können dies mit so ziemlich jedem Fan leicht genug testen. Legen Sie Ihre Hand vor die Schlagseite und Sie spüren den Luftstrom und den Kühleffekt. Legen Sie Ihre Hand zurück und der Effekt ist viel schwerer zu erkennen.
Die Turbulenzen verbessern auch die Effizienz der Wärmeübertragung erheblich. Turbulenzen sind in der Tat dein Freund.
Allein unter diesen Gesichtspunkten erscheint die Schlagseite als die bessere Kühlseite.
Es geht jedoch nicht nur um den Lüfter.
Die Geometrie des gewählten Kühlkörpers wirkt sich auch stark auf die Leistung des Lüfters aus. Ein Rotationslüfter, der auf einen typischen linearen Kühlkörper mit Rippen geschlagen wird, ist in der Tat ziemlich ineffizient. Tatsächlich wird der Bereich direkt unter der Mitte des Lüfters praktisch überhaupt keine Luftbewegung erhalten. Dies ist natürlich unglücklich, da sich dort normalerweise das befindet, was Sie zu kühlen versuchen.
Außerdem ist der Luftstrom im Allgemeinen schlecht verteilt, es sei denn, die Rippen sind ziemlich tief. Zu flach, und der resultierende Gegendruck kann den Lüfter tatsächlich "zum Stillstand bringen". Unter diesen Umständen kann die Installation des Lüfters in der "Saug" -Richtung die Situation tatsächlich verbessern, da die Luft linearer in die Seiten des Kühlkörpers eindringt, um den durch den Lüfter erzeugten leeren Luftdruck zu füllen.
Möglicherweise ist der oben gezeigte Kühlkörper mit längeren Rippen und dem an einem Ende montierten Lüfter effizienter.
Bessere Konstruktionen verwenden radiale Kühlkörper wie den folgenden. Wie Sie sehen können, ist der Stil hier radial symmetrisch zum Luftstrom am gesamten Umfang des Lüfters und liefert folglich einen gleichmäßigeren Wärmeübergang um den zentralen Kern.
Trotz dieses Stils ist der Kern selbst immer noch schlecht belüftet. Als solches wird es normalerweise als fester Kern mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt, der als Wärmerohr wirkt. Sogar dann, wenn man sich das Bild unten ansieht, ist der Bereich um den Kern in dem quadratischen Abschnitt, der den Chip berührt, tatsächlich ein Luftzwischenraum, der ziemlich ineffizient ist. Ein besseres Design würde diesen Bereich mit Metall in einer abgerundeten konischen Struktur füllen. Das wäre aber natürlich unmöglich zu extrudieren.
Ob tatsächlich Materialien und Oberflächenvorbereitungen auch beim Kühlkörperdesign einen großen Unterschied machen. Gut wärmeleitende Materialien sind natürlich am besten, aber die Oberfläche sollte auch glatt genug sein, damit sich keine Luftblasen bilden oder Staubpartikel anfassen können, aber auch nicht so glatt, dass Luft zu leicht darüber strömt.
Man könnte natürlich Jahre damit verbringen, diese kleine Formel perfekt zu machen, aber im Allgemeinen möchten Sie keinen hochglanzpolierten Chromkühlkörper. Sandgestrahltes Aluminium oder goldbeschichtetes sandgestrahltes Kupfer, wenn Sie es sich leisten können, funktionieren viel besser.
Ein weiteres ernstes Problem ist die Kontamination.
Staub und Schmutz dringen in Ihren Lüfter und den Kühlkörper ein. Mit der Zeit baut sich dies auf und verschlechtert die Leistung des Geräts erheblich. Es ist daher ratsam, die Anordnung von Lüfter und Kühlkörper so selbstreinigend wie möglich zu gestalten.
Hier gewinnt in der Regel ein Gebläse. Bei kontrolliertem Luftstrom und wenn die einströmende Luft sauber gehalten werden kann, neigt sie dazu, Staub aus dem Kühlkörper herauszublasen. Das bringt mich zum nächsten Punkt.
Beschaffung und Entfernung von Luft
Sie können Tausende von Dollar für die Entwicklung der perfekten Anordnung von Lüfter und Kühlkörper ausgeben, und alles ist umsonst, wenn Sie sich nicht mit dem Rest der Luft in Ihrem Kühlsystem auseinandersetzen, insbesondere in einem engen Gehäuse.
Die Wärme muss nicht nur von Ihrem Gerät an die Luft abgeführt werden, sondern die heiße Luft muss auch aus der Umgebung abgeführt werden. Andernfalls wird nur die heiße Luft umgewälzt, und auf dem Gerät, das Sie schützen möchten, tritt weiterhin ein thermischer Fehler auf.
Daher muss Ihr Schrank entlüftet werden, und Sie sollten auch Gehäuselüfter einbauen, um kühle Luft von außerhalb des Gehäuses anzusaugen. Diese Lüfter sollten immer herausnehmbare Netz- und / oder Schaumfilter enthalten, um die Menge des Umgebungsstaubs, der in das Gerät gesaugt wird, zu kontrollieren. Abluftklappen mit offenem Grill sind zulässig. Für einen optimalen Betrieb sollte jedoch ein Überdruck im Gehäuse aufrechterhalten werden, damit der Luftstrom nach außen gerichtet bleibt, um das Eindringen von Verunreinigungen erneut zu begrenzen.
Sonderfälle
Überall dort, wo das Gerät in extremen Umgebungen installiert werden soll, müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden. Umgebungen mit hohem Staubgehalt wie Fußbodenmühlen usw. oder Umgebungen mit hohen Umgebungstemperaturen erfordern entweder Abluft direkt zum Chassis oder eine versiegelte Einheit und ein zweistufiges, möglicherweise flüssiges Kühlsystem.
Kritische Fälle
Wenn Ihr System etwas Kritisches regelt, ist es ratsam, die Temperaturmessung und möglicherweise die aktive Lüftersteuerung als Teil Ihres Kühlkörpersystems einzubeziehen. Solche Systeme sollten die Eigenschaft enthalten, in einen sicheren Zustand zu gelangen und den Benutzer zu warnen, die Filter zu reinigen oder die Umgebungswärme um das System herum auf andere Weise zu verringern, wenn dies erforderlich ist, um kritische Ausfälle zu verhindern.
Noch ein Punkt
Sie können ein halbes Jahr Entwicklungskosten aufwenden, um das beste Kühlkörperdesign der Welt mit teuren Lüftern und einem perfekten Luftverteilungssystem zu erhalten. Alle Geräte sind gesperrt und brennen aus, wenn keine Wärmeleitpaste im Wert von 2 Cent vorhanden ist.
Die Wärme des Geräts, das Sie schützen möchten, in den Kühlkörper zu leiten, kann häufig die schwächste Stelle im System sein. Komponenten, die mit einem geeigneten Wärmebindungsmaterial nicht ordnungsgemäß am Kühlkörper montiert wurden, töten mehr Einheiten als der Rest der Probleme zusammen.
Ihr Herstellungsprozess und Ihre Herstellungsverfahren sollten so entwickelt werden, dass diese Aspekte an erster Stelle stehen.
Wenn Sie beispielsweise drei oder vier TO220-Transistoren verwenden, die auf einem einzelnen Kühlkörper montiert sind, ist es ratsam, diese mechanisch auf diesem Kühlkörper und gegebenenfalls auf der Platine zu montieren, BEVOR Sie durchlaufen der Lötprozess. Dies stellt sicher, dass die thermische Verbindung Vorrang hat.
Zwischen Gerät und Kühlkörper sollten immer wärmeleitende Pasten, Cremes, Gele und / oder elektrisch isolierte Wärmeleitpads enthalten sein, um Luftspalte zu füllen, die durch Unebenheiten oder Unebenheiten auf dem Gerät oder der Kühlkörperoberfläche verursacht werden.
Und halte es sauber. Eine Kontamination der Größe oder eines Salzkorns oder sogar ein streunendes Haar kann zu einem thermischen Versagen führen.
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Das Druckmuster wird unterschiedlich sein.
Beim Einblasen ist der Druck auf der Kühlkörperoberfläche (parallel zu den Schaufeln) höher, was eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf der Oberfläche bedeutet.
Beim Ansaugen durch Rippen ist der Druck auf die Oberfläche der Rippen senkrecht zum Luftstrom höher.
Ich denke, die richtige Luftströmungsrichtung hängt von den Abmessungsverhältnissen des Kühlkörpers ab und deren Gewichtung mit dem Wärmeausbreitungsmuster. Empirisch könnte man sagen, dass, wenn seine Fülle viel größer als seine Tiefe ist, das Durchblasen definitiv besser ist.
Ergänzung nach andresgongoras Kommentar ...
Stellen Sie sich den Luftdruck als Spannung und die Luftgeschwindigkeit als Strom vor, die orthogonalen Hindernisse als Widerstand und die daraus resultierende Konvektion von Wärme als Leistung. Oder denken Sie an den Druck, unter dem die Masse mit der Wärme pro Zeiteinheit interagiert, die durch die Luftströmungsrate aufgefrischt wird.
Das Druckmuster gibt also kein genaues Bild von dem, was dort vor sich geht. Das vollständige Konvektionsmuster ist kompliziert, gibt aber eine gute Vorstellung von der besseren Richtung des Luftstroms.
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Mit anderen Worten, wenn Sie den Druck mit der Zeit erhöhen, steigt die Temperatur und umgekehrt. Betrachten Sie die beiden folgenden Beispiele, um dieses Prinzip besser zu verstehen:
Wenn Sie die Reifen auf Ihrem Push-Bike mit einer Handpumpe aufpumpen, wird das Ende der Pumpe in der Nähe des Auslasses ziemlich warm. Dieser Heizeffekt wird durch den P.dV / dt-Term geändert, der nicht Null ist.
Wenn Sie in Ihrem Haus einen kubischen Raum mit Fenstern und Türen an allen vier senkrechten Wänden haben und heißer Wind von Norden kommt, können Sie den Raum abkühlen, indem Sie das Fenster / die Tür an der Nordwand etwa um 50 bis 100 öffnen mm und Öffnen der Fenster / Türen an den anderen Wänden um etwa 200 bis 500 mm. Dadurch wird der Druck im Raum gesenkt und die Temperatur gesenkt.
Nun zur Sache der Turbulenzen.
Die größte Wärmeübertragung vom Kühlkörper (oder anderen heißen Bauteilen) erfolgt bei laminarer Strömung. Wenn der Luftstrom zunimmt, erreichen Sie möglicherweise einen Punkt, an dem der Luftstrom turbulent wird. Die Auswirkungen von Turbulenzen sind:
Anstieg der Temperatur.
Turbulenzen sind also definitiv NICHT dein Freund .
Sie können versuchen, die Lüftergeschwindigkeit zu verringern, um die Turbulenzen zu verringern. Wenn der Lüfter gut konstruiert ist, sind die Winkel der Lüfterflügel kontinuierliche Kurven, um die Zunahme der Luftgeschwindigkeit zu berücksichtigen, wenn die Luft über die Flügel strömt. Wenn Sie also den Lüfter verlangsamen, ist die Krümmung der Schaufeln für laminare Strömung nicht mehr korrekt. Dieser Effekt wird bei Flugzeugen und großen Schiffspropellern überwunden, indem die "Neigung" der Blätter einschließlich der Umkehrneigung geändert wird. Dies ist in der Regel bei der Größe der in elektrischen Geräten verwendeten Lüfter nicht möglich.
Lüfterhüllen
Wenn es einen ungehinderten, kontinuierlichen Luftweg von der Unterseite (Hochdruck oder Auslass) zur Oberseite (Niederdruck oder Einlass) gibt, wandert die Luft mit höherem Druck nur über den kürzesten Weg zurück zum Einlass und Der nachgeschaltete Durchfluss wird reduziert. Sie sehen dies die ganze Zeit - Flugzeugpropeller, Schiffspropeller (siehe das neueste Antriebsdesign der nach Australien gelieferten spanischen Kriegsschiffe), billige Ventilatoren für die Heimkühlung. Um diesen Verlust zu überwinden und dadurch die Wirksamkeit des Lüfters zu erhöhen, weisen die besseren Konstruktionen eng anliegende Abdeckungen um die Spitzen der Lüfterflügel auf. Frank Whittle promovierte unter anderem über die Verwendung von Lüftergehäusen in seinem Strahltriebwerk - viel effizienter als offene Propeller und gut für einen schnellen Temperaturanstieg zur Erhöhung der Abgasgeschwindigkeit geeignet.
Abkühlung mit der Hand erkennen
Die Kühlung, die Sie hinter einem Ventilator spüren, ist hauptsächlich auf die Verdampfung des auf Ihrer Haut befindlichen flüssigen Wassers zurückzuführen. Der Verlust von 540 cal / Gramm durch Verdampfung fühlt sich mit Sicherheit "kühl" an. Die Auswirkungen auf elektronische / elektrische Komponenten, die kein Wasser auf der Haut haben, sind jedoch sehr gering. Es ist also das falsche Modell, mit der Hand einen Temperaturabfall zu erkennen.
IN SUMME:
Saugen ist besser als Blasen, um die Temperatur zu senken. Die laminare Strömung ist das effizienteste Mittel zur Konvektion und Wärmeableitung. Die Abdeckung der Lüfterblätter erhöht die Effektivität und Effizienz des Lüfters.
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Ich denke, das hängt vom Design ab. Die Hauptfaktoren sind:
Daher stimme ich für den Zufluss, aber alles hängt vom Gerätedesign ab.
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Ich arbeite für ein Technologieunternehmen für optische Netzwerke (Telecom) und beschäftige mich immer mit Kühlung und EMV. Hervorragende Kommentare für eine grundlegende Entwurfsentscheidung für karten- / regalbasierte Gerätefragen - die Lüfter an der Ansaug- oder Auslassseite des Luftfilters anbringen.
Mir wurde von einigen Herstellern von elektronischen Modulen berichtet, dass das Ziehen der Luft 10-15% Kühleffizienz VERLIERT. Zwei weitere Beobachtungen, die ich gemacht habe, sind:
1) (große) Lüfter beim EINLASS, die leider die Luft durch Reibung und Wärmeableitung des
Lüftermotors VORHEIZEN Luft durch die PCBA.
Es blockiert einfach die Luftbewegung, genau wie zu feine Funktionen - Luft, die nur um den Kühlkörper herum strömt! Ich glaube, der grundlegende Unterschied ist, dass PULLING-Luft Bewegung nur durch Druckunterschied verursacht (weniger Turbulenzen). PUSHING-Luft verwendet aktive Turbulenzen und Druckunterschiede.
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Wenn die Frage auf einen [herkömmlichen] Kühlkörper und einen [herkömmlichen Axialventilator] gekürzt wird, verdient sie eine kürzere Antwort. Und die Antwort lautet wie immer und leider "es kommt darauf an".
(1) Wenn ein Lüfter in "Saug" -Richtung oben auf einem Kühlkörper angebracht ist, tritt die Luft in laminarer Form in Rippen (oder Stifte) ein (zumindest in Bezug auf einen Wirbel, der größer ist als der Abstand zwischen Rippe und Stift). Als solches ist die Grenzschicht um die Wärmeübertragungsflächen dick und die Wärmeübertragung ist ziemlich schlecht. Bei einseitiger Spülenkonstruktion mit einem typischen Lüfter entsteht in der Mitte eine "tote Zone" mit schlechtem Luftstrom, genau dort, wo die Wärme unter der Spüle erzeugt wird.
(2) Wenn ein Lüfter in die Kühlkörperflügel bläst, ist der Luftaustrittsstrom turbulent und die Wärmegrenzschicht um die Metalloberflächen herum dünn, sodass der Luftstrom tiefer in die Rippenstruktur und in der Nähe der Metalloberflächen eindringt und für eine gute Wärmeübertragung sorgt. Und die höchste [turbulente] Luftgeschwindigkeit ist um das Zentrum der Senke herum, wo die thermische "Beanspruchung" am höchsten ist.
Es sieht also so aus, als hätte der Fall (2) einen klaren Vorteil gegenüber Fall (1). Leider gibt es noch einen weiteren Faktor, nämlich die Lüfterleistung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen. Im Gegensatz zu Gebläsen, die im Verhältnis zum Umgebungsraum einen höheren Druck erzeugen (und in Heatpipe-Konstruktionen innerhalb von Laptops verwendet werden), bieten Axialventilatoren eine bessere Luftströmungsleistung, wenn Luft aus einem engeren Raum in die Umgebung gesaugt wird, weshalb das Gehäuse (1) hier bevorzugt wird .
Wenn andererseits ein Axiallüfter wie beim Einblasen einer hohen aerodynamischen Impedanz ausgesetzt ist, kann er sich selbst kurzschließen und nur einen geringen bis keinen Luftstrom liefern. Die Verwendung eines Axiallüfters hat daher einen gewissen Vorteil in einem schwachen thermischen Fall (1), während die Leistung desselben Lüfters verringert wird, indem er in einen unter Druck stehenden (aber thermisch effizienteren) Bereich gefahren wird.
Das Gehäuse (1) hat also eine schlechte Wärmeübertragung, aber eine bessere Lüfterleistung, und das Gehäuse (2) hat eine bessere Wärmeübertragung, aber eine schlechtere Lüfterleistung. Das Nettoergebnis ist "es hängt davon ab", was verschiedene Faktoren wie Rippendicke und Abstand einschließt. Und es kommt auf die Ventilatorkonstruktion an. Es gibt drei Arten von Axiallüftern: Rohr-Axial-, Flügel-Axial- und Propellerlüfter, deren Flügel für die Leistung in die eine oder andere Richtung optimiert werden können. Rohraxialventilatoren haben auch eine gute Druckleistung und werden in Blade-Servern verwendet. Die Ergebnisse können also variieren.
Offensichtlich kann das beste Ergebnis mit einem Design mit zwei Lüftern erzielt werden, bei dem ein Lüfter einbläst und ein anderer die Luft absaugt.
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Wenn der Lüfter und der Kühlkörper in einem Luftkanal eingeschlossen sind, erhalten Sie auf beiden Lüfterseiten den gleichen Luftstrom, sodass die Position des Kühlkörpers keine Rolle spielen sollte. Bei einem "Lüfter auf einem Kühlkörper" sorgt die Ausblasseite auf jeden Fall für eine bessere Kühlung.
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Saugen oder blasen ist nicht die einfache Antwort - es kommt auf die Temperatur der Luft, die durch den Kühlkörper strömt, die Strömungsgeschwindigkeit und die Verschmutzung, die sich ansammeln kann, an (es ist kein Wortspiel vorgesehen). Die einfache Antwort ist also die kühlste Luft, der beste Luftstrom und die geringste Verunreinigung - nur wirklich beantwortbar durch Untersuchungen und Experimente.
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In den meisten Fällen ist der Lüfter im Saugmodus viel besser als im Blasmodus.
Wenn der Lüfter in den Blasmodus versetzt wird, wird die Windkraft blockiert und durch den Kühlkörper verteilt, sodass die Wärme um den Kühlkörper herum abgeführt wird. Infolgedessen wird die gleiche Luftstromquelle vom Lüfter zurückgesaugt und die Wärme wird zurückgeführt.
Im Saugmodus würde die Wärme in einer konzentrierten Leitung weggeblasen, so dass viel weniger Wärme zurückgeführt würde.
Eine Ausnahme wäre, dass der Lüfter stark genug ist, um die Wärme weit genug vom Kühlkörper wegzublasen, damit der Luftstrom nicht recycelt wird. Dann könnte Schlag tatsächlich besser sein, da er konzentrierter ist, die Luft also schneller strömt (gleiche Menge Luftstrom, aber schneller) und der Wind dadurch selbst kühler wird =)
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