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如何根據(jù)設(shè)備的散熱需求設(shè)計(jì)鈑金機(jī)箱的通風(fēng)結(jié)構(gòu)

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發(fā)布時(shí)間：2024-11-27 11:18:57 作者：kefu

 

  1. 分析設(shè)備散熱需求
    • 確定設(shè)備發(fā)熱源：首先需要明確設(shè)備內(nèi)部的發(fā)熱部件
      ，如 CPU
      、GPU
      、電源模塊等
      。這些發(fā)熱源的功率大小直接決定了散熱需求。例如
      ，高性能計(jì)算機(jī)的 CPU 和 GPU 可能會(huì)產(chǎn)生高達(dá) 100 - 300 瓦的熱量
      ，而普通辦公電腦的 CPU 發(fā)熱功率可能在 35 - 95 瓦之間。通過查看設(shè)備的技術(shù)規(guī)格說明書或者使用熱成像儀來(lái)確定各個(gè)發(fā)熱源的位置和功率
      。
    • 計(jì)算散熱風(fēng)量：根據(jù)發(fā)熱源的功率和設(shè)備允許的工作溫度范圍
      ，利用熱平衡方程 （其中 是熱量， 是空氣的比熱容
      ， 是空氣質(zhì)量
      ， 是溫度變化）來(lái)計(jì)算所需的通風(fēng)量。一般來(lái)說
      ，每瓦的熱量大約需要 0.004 - 0.008 立方米 / 分鐘的通風(fēng)量
      。例如，一個(gè)發(fā)熱功率為 200 瓦的設(shè)備
      ，大約需要 0.8 - 1.6 立方米 / 分鐘的通風(fēng)量
      。
  2. 選擇通風(fēng)方式
    • 自然對(duì)流通風(fēng)：如果設(shè)備的發(fā)熱功率較低，且對(duì)機(jī)箱內(nèi)部溫度的控制要求不是特別嚴(yán)格
      ，可以采用自然對(duì)流通風(fēng)
      。這種通風(fēng)方式是依靠機(jī)箱內(nèi)外的溫度差和空氣密度差來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)。機(jī)箱上的通風(fēng)孔應(yīng)該設(shè)計(jì)在頂部和底部
      ，形成熱空氣上升
      、冷空氣下降的對(duì)流通道。例如
      ，一些小型的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)機(jī)箱
      ，通過在頂部和底部開設(shè)細(xì)密的通風(fēng)孔，利用自然對(duì)流就可以滿足散熱需求
      。
    • 強(qiáng)制對(duì)流通風(fēng)：對(duì)于發(fā)熱功率較高的設(shè)備
      ，如服務(wù)器、高性能工作站等
      ，需要采用強(qiáng)制對(duì)流通風(fēng)
      。這種方式是通過安裝風(fēng)扇來(lái)加速空氣流動(dòng)
      。風(fēng)扇的類型有軸流風(fēng)扇和離心風(fēng)扇。軸流風(fēng)扇的特點(diǎn)是風(fēng)量大
      、風(fēng)壓小
      ，適用于通風(fēng)阻力較小的機(jī)箱；離心風(fēng)扇的風(fēng)壓大
      ，適用于機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜
      、通風(fēng)阻力較大的情況。在機(jī)箱設(shè)計(jì)時(shí)
      ，要根據(jù)機(jī)箱的結(jié)構(gòu)和散熱需求選擇合適的風(fēng)扇
      ，并確定風(fēng)扇的安裝位置和數(shù)量。例如
      ，在服務(wù)器機(jī)箱中
      ，通常會(huì)在機(jī)箱的前部安裝多個(gè)軸流風(fēng)扇作為進(jìn)風(fēng)口，在機(jī)箱的后部安裝軸流風(fēng)扇或者離心風(fēng)扇作為出風(fēng)口
      。
  3. 設(shè)計(jì)通風(fēng)孔結(jié)構(gòu)
    • 通風(fēng)孔位置：對(duì)于自然對(duì)流通風(fēng)的機(jī)箱
      ，通風(fēng)孔應(yīng)盡量分布在機(jī)箱的頂部和底部。對(duì)于強(qiáng)制對(duì)流通風(fēng)的機(jī)箱
      ，進(jìn)風(fēng)口一般設(shè)置在機(jī)箱的前部或底部
      ，出風(fēng)口設(shè)置在機(jī)箱的后部或頂部。這樣可以保證空氣能夠有效地流過發(fā)熱源
      ，帶走熱量
      。同時(shí)，要避免通風(fēng)孔被設(shè)備內(nèi)部的其他部件遮擋
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    • 通風(fēng)孔形狀和尺寸：通風(fēng)孔的形狀可以是圓形
      、方形
      、矩形或者其他形狀。圓形通風(fēng)孔的通風(fēng)效率較高
      ，但加工成本相對(duì)較高
      ；方形和矩形通風(fēng)孔加工方便，但在邊角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中
      。通風(fēng)孔的尺寸要根據(jù)所需的通風(fēng)量和通風(fēng)方式來(lái)確定
      。一般來(lái)說，通風(fēng)孔的總面積應(yīng)該不小于機(jī)箱內(nèi)部空氣流動(dòng)通道橫截面積的 30% - 50%
      。例如
      ，一個(gè)機(jī)箱內(nèi)部空氣流動(dòng)通道橫截面積為 0.1 平方米，那么通風(fēng)孔的總面積應(yīng)該在 0.03 - 0.05 平方米之間
      。同時(shí)
      ，要注意通風(fēng)孔的尺寸不能過大
      ，以免影響機(jī)箱的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和電磁屏蔽性能。
    • 通風(fēng)孔的防護(hù)：為了防止灰塵
      、異物等進(jìn)入機(jī)箱內(nèi)部
      ，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，可以在通風(fēng)孔處安裝防塵網(wǎng)
      。防塵網(wǎng)的材質(zhì)可以是金屬絲網(wǎng)
      、纖維濾網(wǎng)等。金屬絲網(wǎng)的強(qiáng)度高
      、耐用性好
      ，但通風(fēng)阻力相對(duì)較大；纖維濾網(wǎng)的通風(fēng)阻力小
      ，但容易堵塞，需要定期清洗或更換
      。此外
      ，對(duì)于一些對(duì)電磁兼容性要求較高的設(shè)備，還需要在通風(fēng)孔處安裝電磁屏蔽網(wǎng)
      ，以防止電磁干擾
      。
  4. 機(jī)箱內(nèi)部空氣流動(dòng)通道設(shè)計(jì)
    • 合理布局發(fā)熱源和空氣流動(dòng)路徑：在機(jī)箱內(nèi)部，要將發(fā)熱源合理地分布在空氣流動(dòng)通道上
      ，使冷空氣能夠直接接觸發(fā)熱源
      ，帶走熱量。例如
      ，在計(jì)算機(jī)機(jī)箱中
      ，將 CPU 和顯卡等主要發(fā)熱部件排列在機(jī)箱內(nèi)的主空氣流動(dòng)通道上，并且在它們之間留出足夠的空間
      ，避免熱量積聚
      。同時(shí)，可以通過安裝散熱片
      、熱管等散熱部件來(lái)增加發(fā)熱源與空氣的接觸面積
      ，提高散熱效率。
    • 減少空氣流動(dòng)阻力：機(jī)箱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)潔
      ，避免過多的障礙物阻擋空氣流動(dòng)
      。例如，減少線纜的雜亂堆積
      ，將線纜整理并固定在機(jī)箱的一側(cè)
      ；避免使用過于復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如過多的隔板
      、支架等
      。如果機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜
      ，無(wú)法避免障礙物，可以通過優(yōu)化空氣流動(dòng)路徑
      ，如采用導(dǎo)流板
      、通風(fēng)管道等方式來(lái)引導(dǎo)空氣繞過障礙物，減少空氣流動(dòng)阻力
      。

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