Nhu cầu về quạt hiệu suất cao hơn đã thúc đẩy các nhà sản xuất sản xuất quạt với máy bay lớn hơn và ít cánh quạt hơn.
Thành công trong việc lựa chọn quạt cho thiết bị làm mát phụ thuộc vào độ chính xác của cả yêu cầu nhiệm vụ và đặc tính hiệu suất có thể được mong đợi từ quạt. Việc không giữ cho cả hai đối tác trong cuộc hôn nhân giữa quạt và thiết bị làm mát hài hòa có thể dẫn đến mất khả năng làm mát, cần phải thay thế các thành phần hệ thống và, trong một số trường hợp, hình phạt hiệu suất.
Thông thường, quạt được sử dụng để di chuyển không khí qua một số dạng phương tiện truyền nhiệt. Lượng không khí (cfm) và khả năng chống chuyển động không khí (áp suất tĩnh) của phương tiện truyền nhiệt đó được giả sử là tài liệu tốt và chính xác.
Các yếu tố khác ảnh hưởng đến hoạt động của quạt, nhưng các khu vực này khó định lượng hơn và đôi khi kém chính xác hơn. Ví dụ, không gian và hình học giữa quạt và phương tiện truyền nhiệt có thể ảnh hưởng đến áp suất tĩnh. Màn hình lỗi hoặc thùng rác, cửa gió, cấu hình vòng khác nhau và bộ lọc không khí bên ngoài đầu vào hoặc đầu ra của bộ phận làm mát cũng sẽ làm tăng áp suất tĩnh đối với quạt hoạt động. Xu hướng có thể là ước tính áp lực này và sau đó áp dụng một yếu tố an toàn hào phóng, hoặc hợp lý hóa điều này là không phải là một yếu tố quan trọng và bỏ qua nó. Trong cả hai trường hợp, người thiết kế quạt sẽ cố gắng đạt được sự cân bằng giữa cfm và áp suất tĩnh.
Nếu nhà thiết kế vượt quá áp suất tĩnh, quạt có thể sẽ di chuyển nhiều không khí hơn mức yêu cầu ở mức tiêu thụ năng lượng cao hơn mức cần thiết. Vận tốc cao hơn thông qua phương tiện truyền nhiệt cụ thể là tháp giải nhiệt có thể làm thay đổi các đặc tính làm mát, làm giảm truyền nhiệt tổng thể trong một số trường hợp. Ngược lại, nếu người thiết kế nhấn mạnh áp suất tĩnh, sẽ tạo ra ít luồng khí hơn mong muốn. Điều này có thể dẫn đến gian hàng quạt, nơi luồng không khí giảm đáng kể và độ rung hoặc tiếng ồn tăng đáng kể.
Sau khi yêu cầu chính xác được thiết lập, quạt phải cung cấp hiệu suất cần thiết cho thiết bị làm mát. Ghé thăm nhà cung cấp quạt của bạn trong người nếu có thể. Nếu không thể truy cập, ít nhất hãy hỏi về các cơ sở của nhà cung cấp để kiểm tra hiệu suất của quạt và phương pháp áp dụng dữ liệu hiệu suất để dự đoán xếp hạng. Nhà cung cấp của bạn có cố gắng đo lưu lượng quạt và áp suất tại quạt vận hành không, hoặc anh ta có sử dụng phương pháp chính xác hơn là sử dụng phương tiện thử nghiệm kết hợp vòi phun để đo lưu lượng không khí? Anh ấy có sử dụng thử nghiệm mô hình quạt để phát triển dự đoán hiệu suất không? Nếu vậy, nhà cung cấp có thể kiểm tra chính xác một số quạt kích thước đầy đủ để xác minh ngoại suy dữ liệu hiệu suất mô hình không?
Không phải lúc nào các nhà cung cấp quạt cũng có thể xây dựng các cơ sở thử nghiệm có thể kiểm tra tất cả các đường kính và kết hợp của quạt. Nhiều công ty, đặc biệt là những công ty cung cấp quạt có đường kính lớn hơn, sử dụng quạt mô hình và một số đạo hàm của luật quạt để dự đoán hiệu suất của quạt kích thước đầy đủ. Luật quạt thực sự hoạt động dựa trên nguyên tắc quạt mô hình là đại diện có kích thước hình học của quạt kích thước đầy đủ. Thu nhỏ dữ liệu này là hợp lý đơn giản và thường chính xác. Bởi vì khách hàng thường mong muốn kích thước quạt khác với kích thước của quạt tương tự về mặt hình học, nên có thể cần phải sửa đổi luật quạt trước khi có thể sử dụng để dự đoán hiệu suất. Khi máy bay trở nên phức tạp hơn (pha trộn, xoắn, pha trộn nhiều loại máy bay từ gốc lưỡi đến đầu lưỡi), Sửa đổi luật quạt cơ bản trở nên khó thực hiện chính xác hơn. Kiểm tra với nhà cung cấp quạt của bạn để biết rằng thử nghiệm của nó bao gồm quạt kích thước đầy đủ với các lưỡi cắt có chiều dài giảm cũng như các lưỡi cơ bản kích thước đầy đủ. Điều này sẽ giúp xác minh tính chính xác của các dự đoán hiệu suất của nó.
Nhiều người gặp khó khăn khi hình dung hiệu suất của quạt vì nó liên quan đến luồng khí, không dễ nhìn thấy bằng mắt. Hiệu suất của quạt tương tự như hiệu suất của bơm ngoại trừ việc chất lỏng được bơm bởi quạt (không khí) có thể thay đổi mật độ và có thể nén được. Mặt khác, cfm của quạt tương tự như gal / min trên các đường cong bơm và áp suất tĩnh tương tự như đầu bơm trên các đường cong bơm. Đường cong quạt giống như đường cong bơm trong hiệu suất cực đại thường không ở khả năng lưu lượng tối đa và khi được vẽ, sẽ đi theo các dải ra khỏi điểm cực đại.
Nhân tố môi trường
Khi thiết bị được lắp đặt gần các khu vực đông dân cư và mọi người trở nên ý thức hơn về môi trường, âm thanh trở thành một vấn đề. Mặc dù quạt không phải là thành phần tạo âm thanh duy nhất trên thiết bị làm mát, nhưng chúng có thể là tác nhân chính cho âm thanh tổng thể do thiết bị tạo ra. May mắn thay, có nhiều cách để giảm âm thanh của quạt cánh quạt.
Nếu dự án là một thiết bị mới, hãy chọn một chiếc quạt có cánh dày, rộng và chạy quạt ở tốc độ thấp hơn để giảm âm thanh do quạt tạo ra.
Khi loại quạt đã được chọn và không thể sửa đổi chính đối với hình dạng quạt, tốc độ quạt là tính năng quan trọng nhất có thể thay đổi để giảm âm thanh phát ra. Nếu bạn có một thiết bị hiện có và một chiếc quạt mới bị cấm chi phí, bạn vẫn có thể giảm tốc độ quạt bằng cách tăng cường độ lưỡi cắt. Điều này sẽ bù cho tốc độ quạt thấp hơn bằng cách cung cấp cùng một luồng không khí ở mức âm thanh giảm. Khi làm chậm quạt và tăng cường độ lưỡi cắt, tránh đi quá xa trong các mức giảm mà quạt đi vào gian hàng. Không chỉ gian hàng quạt không cung cấp luồng không khí mong muốn, hoạt động trong điều kiện gian hàng có thể làm tăng đáng kể tiếng ồn của quạt và rút ngắn tuổi thọ của quạt.
Việc giảm thêm mức độ âm thanh có thể được nhận ra bởi các quạt thu hút chạy cả ở tốc độ thấp và cường độ lưỡi thấp. Một lần nữa, để thực hiện điều này, hãy chọn một chiếc quạt có máy bay dày hơn có thể mang lại hiệu suất với ít lưỡi hơn ở độ cao lưỡi thấp. Hãy ý thức về tác động mà việc giảm số lượng cánh quạt có thể có trên vòng quạt hoặc xi lanh (xem thanh bên).
Đối với các ứng dụng đặc biệt nhạy cảm với âm thanh, hãy tìm những chiếc quạt có ít vật cản trên bề mặt lưỡi và đầu lưỡi. Vật cản tạo ra nhiễu loạn trong luồng không khí, dẫn đến mức âm thanh cao hơn. Ví dụ, một số người hâm mộ sử dụng máy bay được chế tạo hoặc đùn với đầu mở ở đầu lưỡi kiếm. Thêm một nắp ở đầu lưỡi dao sẽ làm giảm nhiễu loạn do đầu lưỡi mở và giảm mức âm thanh. Ngoài ra, việc làm sạch lưỡi đơn giản đôi khi có thể tạo ra những cải tiến nhỏ trên quạt hoạt động hiện có.
Một số nhà cung cấp quạt có các cơ sở thử nghiệm có thể đánh giá hiệu suất của tất cả các đường kính và kết hợp của quạt.
Sức mạnh đằng sau những thay đổi
Khách hàng đang yêu cầu tháp giải nhiệt hoạt động tốt hơn, điều này buộc các nhà sản xuất và người dùng thiết bị làm mát phải xem xét kỹ hơn về quạt mà họ chọn. Có một số nhà cung cấp quạt chất lượng trên thị trường. Chìa khóa thành công là hiểu được yêu cầu của bạn và kết hợp chúng với một người hâm mộ phù hợp nhất với ứng dụng của bạn. Nói chung, khách hàng càng biết nhiều về quạt và nhà cung cấp quạt càng biết nhiều về ứng dụng, tỷ lệ kết hôn hạnh phúc giữa thiết bị làm mát và quạt càng tốt.
Quạt của bạn nên được làm bằng gì? Xem xét vật liệu xây dựng
Quạt được chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau, và giống như mọi thứ khác, có những ưu và nhược điểm đối với bất kỳ tùy chọn nào. Mỗi pro và con phải được cân nhắc trước khi đưa ra quyết định cuối cùng. Lưỡi dao có thể được xây dựng từ nhiều loại vật liệu, bao gồm sợi thủy tinh và kim loại. Cánh quạt xây dựng rỗng cung cấp máy bay dày, di chuyển khối lượng không khí lớn, nhưng cánh quạt nhẹ và tương đối cứng. Cấu trúc sợi thủy tinh cung cấp khả năng chống ăn mòn cho các ứng dụng trong môi trường hóa học mạnh.
Trong quá khứ, sau khi thực hành kỹ thuật bảo thủ, một số ứng dụng yêu cầu lưỡi với cấu trúc sợi thủy tinh. Tuy nhiên, trong thị trường ngày nay, lưỡi dao đang được chế tạo từ nhôm thay thế. Ví dụ, nhiều bộ trao đổi nhiệt và tháp giải nhiệt hoạt động gần đại dương hiện sử dụng quạt nhôm. Một số nhà sản xuất cung cấp cánh quạt được làm bằng nhôm hàng hải, cung cấp khả năng chống ăn mòn tốt. Đối với môi trường mạnh hơn, lớp phủ đặc biệt có thể được áp dụng cho cánh nhôm, mang lại tuổi thọ quạt chấp nhận được với chi phí ban đầu thấp hơn so với cấu trúc lưỡi sợi thủy tinh.
Trung tâm quạt cũng được xây dựng từ một số vật liệu khác nhau, từ nhôm đến thép không gỉ. Đối với hầu hết các ứng dụng, một trung tâm quạt nhôm có thể được chấp nhận. Người dùng nên xem xét nâng cấp phần cứng lên thép không gỉ vì đây là phần rất có thể của một trung tâm quạt để gặp các vấn đề liên quan đến ăn mòn. Sử dụng tùy chọn này cung cấp một trung tâm nhôm nhẹ, dễ điều khiển với tuổi thọ kéo dài hơn các vật liệu tiêu chuẩn thông thường.
Nhiều trung tâm được thiết kế để giảm thiểu căng thẳng trong các khu vực quan trọng. Ví dụ, một trung tâm hai tấm đặt các lực nén vào các khối kẹp xung quanh thân lưỡi cắt, giảm tải trọng uốn trong phần cứng và khu vực khớp nối giữa trục với trục. Các thiết kế cũ hơn sử dụng hỗ trợ cấu trúc một mặt phẳng cho trung tâm với các lưỡi được kẹp trên đầu có thể chịu ứng suất uốn đáng kể từ cả lực ly tâm và tải trọng khí động học trên cánh quạt.
Tháp làm mát ướt có thể có những giọt nước trong không khí bị mài mòn đáng kinh ngạc đến cạnh hàng đầu của cánh quạt bằng sợi thủy tinh. Hầu hết các lưỡi đúc có một đường chia tay ở cạnh đầu. Khu vực này đặc biệt dễ bị hư hại do xói mòn do vật liệu cắt tỉa có thể bị kẹt trong đường phân chia của khuôn trong quá trình chế tạo lưỡi cắt. Lưỡi dao được chế tạo bằng nhựa epoxy có khả năng chống xói mòn tự nhiên hơn so với lưỡi sử dụng nhựa vinyl hoặc nhựa polyester, nhưng nhựa epoxy ít được sử dụng hơn từ góc độ sản xuất. Đảm bảo cánh quạt bằng sợi thủy tinh với vật liệu nhựa vinyl hoặc nhựa polyester có vật liệu rào cản - bên ngoài hoặc bên trong cánh quạt - để bảo vệ chống xói mòn ở cạnh đầu.
Nhiệt độ hoạt động cao thường không phải là yếu tố hạn chế đối với tháp giải nhiệt ướt, nhưng nó có thể là yếu tố cho các bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí cảm ứng và các thiết bị khác. Cánh quạt sợi thủy tinh bắt đầu trải nghiệm tính chất cơ học giảm ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với cánh quạt bằng nhôm. Nhiệt độ tối đa được đề nghị cho việc xây dựng sợi thủy tinh có thể là 180 ° F (82 ° C) trong khi lưỡi nhôm có thể hoạt động tốt ở 300 ° F (149 ° C). Hãy chắc chắn xem xét nhiệt độ tối đa mà quạt có thể trải nghiệm khi quá trình hoạt động nhưng quạt tắt.
Mô men quán tính của một chiếc quạt thay đổi nhiều như vật liệu xây dựng. Thiết kế quạt cũ hơn có thể có nhôm đúc nguyên khối hoặc các phương pháp xây dựng nặng khác cho cánh quạt, dẫn đến mô men quán tính cao. Với áp lực thị trường ngày càng tăng, quạt thường được áp dụng với ít yếu tố an toàn hơn giữa kích thước động cơ và yêu cầu của quạt. Quạt cánh quạt nặng có thể trải qua thời gian khởi động kéo dài do tải quán tính cao mà động cơ phải tăng tốc để tăng tốc. Không có gì bất thường khi có quá tải động cơ điện từ thời gian bắt đầu kéo dài khi áp dụng trên quạt cánh quạt có quán tính cao.
Hầu hết các quạt cánh quạt được điều khiển bởi động cơ điện B thiết kế của Nema. Tuy nhiên, các động cơ điện hoặc động cơ có thiết kế mô-men xoắn cao khác đôi khi được sử dụng làm trình điều khiển quạt. Các ổ đĩa động cơ có thể có tải trọng tăng tốc và giảm tốc cao phải được tính đến trong quá trình thiết kế quạt để tạo ra tuổi thọ quạt có thể điều khiển được. Quạt có mô-men quán tính cao hơn có thể đặt các bộ phận truyền động (vòng bi, khớp nối, bánh răng và ổ đĩa vành đai) dưới áp lực thêm.
Nhu cầu về quạt hiệu suất cao hơn đã thúc đẩy các nhà sản xuất sản xuất quạt với máy bay lớn hơn và ít cánh quạt hơn. Quạt thiết kế mới hơn có thể sử dụng một nửa số cánh quạt hoặc ít hơn khi so sánh với quạt cũ. Hầu hết người hâm mộ chạy bên trong một vòng hoặc xi lanh để cải thiện hiệu suất. Khi mỗi lưỡi quay trong vòng, nó sẽ tác dụng một lực lên xi lanh có liên quan đến áp suất hoạt động của quạt và số lượng cánh quạt. Mặc dù quạt ba cánh có thể di chuyển cùng một thể tích không khí mong muốn được sử dụng để yêu cầu quạt sáu hoặc bảy cánh, nên xem xét cẩn thận về xi lanh để đảm bảo nó có khả năng cấu trúc của tải trọng quay do ba quạt cánh quạt. Một quạt bốn hoặc năm cánh có thể cần thiết để giữ rung động xi lanh ở mức chấp nhận được.
