Quản lý nhiệt bằng đối lưu cưỡng bức
Trong quản lý nhiệt, chúng ta quan tâm đến loại đối lưu. Đối lưu tự nhiên hay đối lưu cưỡng bức? Câu trả lời cho câu hỏi này tác động đáng kể đến thiết kế hệ thống làm mát. Trong đối lưu tự nhiên, lực nổi tạo ra dòng chảy của chất lỏng. Giải pháp đối lưu cưỡng bức sử dụng năng lượng bên ngoài để di chuyển chất lỏng qua hệ thống. Nhiều ứng dụng chuyển từ giải pháp đối lưu tự nhiên sang đối lưu cưỡng bức khi cần tăng khả năng truyền nhiệt nhưng không thể tăng thêm diện tích bề mặt. Tăng thêm diện tích bề mặt có thể làm tăng trọng lượng của giải pháp làm mát, hoặc phần diện tích bề mặt bổ sung có thể cản trở dòng khí do đối lưu tự nhiên tạo ra.
Đối với làm mát bằng không khí, quạt và bộ thổi khí cưỡng bức không khí bằng cơ học để đưa nó đi qua một giải pháp làm mát như bộ tản nhiệt, qua đó tăng lượng nhiệt truyền đi với cùng một diện tích bề mặt. Các thiết bị này có nhiều kích thước, hiệu suất và tùy chọn khác nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào đối lưu cưỡng bức bằng không khí và các thiết bị tạo ra dòng khí cưỡng bức đó.
Đường cong PQ, còn được gọi là đường cong áp suất–lưu lượng, đặc trưng cho hiệu suất hoạt động của quạt hoặc bộ thổi khí. Động cơ dẫn động quạt có dải tốc độ và mô men xoắn nhất định mà nó có thể chịu được. Một động cơ có một mức năng lượng giới hạn để đẩy không khí qua các cánh của bánh công tác. Mối quan hệ giữa lượng không khí mà quạt có thể di chuyển ở một tốc độ nhất định được thể hiện trên đường cong PQ của quạt hoặc bộ thổi khí. Nếu bạn cố vượt quá giới hạn của đường cong này, động cơ sẽ ngừng hoạt động, khi đó quạt sẽ không còn tạo ra lưu lượng khí cho ứng dụng của bạn. Điều đó dẫn đến quá nhiệt và có thể làm hỏng sản phẩm.
Không chỉ cần xem xét hiệu suất lưu lượng cơ học của quạt và bộ thổi khí, bạn còn cần kiểm tra cách cấp nguồn cho quạt. Bạn cần thiết kế bo mạch hoặc bộ nguồn để cung cấp điện áp và dòng điện mà quạt cần để tạo luồng khí. Mặc dù điện áp mà quạt sử dụng có thể ổn định, nhưng dòng điện mà quạt tiêu thụ có thể khác nhau đáng kể giữa các nhà sản xuất. Đảm bảo cấp cho quạt điện áp và dòng điện phù hợp, đồng thời vẫn duy trì hệ số an toàn đáng kể đối với dòng điện tiêu thụ.
Người dùng sẽ đặt sản phẩm của bạn vào những điều kiện môi trường khắc nghiệt và nhiều tình huống sử dụng khác nhau. Trừ khi sản phẩm của bạn ở phòng sạch, nếu không thiết bị và quạt hoặc bộ thổi khí của bạn sẽ phải đối mặt với bụi. Các thiết bị điện tử tiêu dùng phải tiếp xúc với đủ loại nguồn bụi, từ da và lông do người và thú cưng rụng ra cho đến các sợi vải nhỏ rơi ra từ quần áo và đồ nội thất. Ngoài ra, người dùng cũng dễ làm đổ đồ uống, cả nóng lẫn lạnh, lên thiết bị của bạn. Các sản phẩm được sử dụng trong nhà xưởng sản xuất không chỉ phải tiếp xúc với những hạt bụi đó mà còn có thể phải tiếp xúc với dầu mỡ và chất bẩn từ máy móc. Quạt và bộ thổi khí của bạn phải được thiết kế và chế tạo để đáp ứng các điều kiện ứng dụng dự kiến. Hãy dành chút thời gian cân nhắc sản phẩm của bạn sẽ được sử dụng như thế nào trước khi chọn quạt hoặc bộ thổi khí.
Tuổi thọ của sản phẩm là bao lâu? Nếu sản phẩm của bạn yêu cầu làm mát chủ động, thì sẽ cần quạt hoặc bộ thổi khí bền bỉ trong toàn bộ vòng đời của sản phẩm. Việc lựa chọn chiếc quạt sẽ hao mòn trước tuổi thọ dự kiến của sản phẩm sẽ rút ngắn thời gian sử dụng của sản phẩm, đồng thời có thể dẫn đến các yêu cầu bảo hành hoặc phản hồi tiêu cực từ khách hàng. Nếu không, bạn có thể phải lên kế hoạch bảo trì giữa vòng đời, lúc đó cần thay thế quạt để kéo dài tuổi thọ của sản phẩm. Trong một số trường hợp, việc này sẽ khó khăn và không thực tế đối với người dùng cuối.
Độ tin cậy và tuổi thọ của quạt và bộ thổi khí phụ thuộc rất nhiều vào loại vòng bi mà quạt hoặc bộ thổi khí sử dụng. Các loại quạt giá thành thấp thường sử dụng bạc lót để đỡ cánh quạt bên trong khung quạt. Quạt sử dụng ổ bi sẽ bị hao mòn chậm hơn, nên có tuổi thọ dài hơn. Một số loại quạt khác sử dụng vòng bi rifle, ổ trục thủy động hoặc thậm chí vòng bi đệm từ, tất cả đều nhằm mục đích tăng tuổi thọ tổng thể của quạt. Hãy thận trọng khi lựa chọn loại vòng bi cho quạt hoặc bộ thổi khí và xem xét loại vòng bi đó ảnh hưởng như thế nào đến tuổi thọ tổng thể của sản phẩm.
Bạn cần hỗ trợ chuyển đổi ứng dụng đối lưu tự nhiên sang đối lưu cưỡng bức? Bạn cần trợ giúp lựa chọn quạt hoặc bộ thổi khí phù hợp? Hãy liên hệ với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm của Eaton ngay hôm nay.
Gửi email
Câu hỏi Thường gặp MyEaton
