Fan-Überlegungen beim Hinzufügen eines Wärmetauschers


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Integrieren eines Wärmetauschers in Ihr System

Beim Entwerfen einer Flüssigkeitskühlschleife gibt es mehrere Überlegungen zur Verknüpfung von Lüfter und Wärmetauscher und zur Installation der Baugruppe in Ihre Anlage. In diesem Anwendungshinweis wird untersucht, wie sich diese Überlegungen, nämlich die Verwendung eines Plenums, die Strömungsrichtung sowie die Volumen- und Massendurchflussrate, auf die Lüfterauswahl und -integration auswirken.

Plenum

Das Plenum entfernt den Lüfter von den Wärmetauscherflossen, um sicherzustellen, dass die Luft über die gesamte Fläche des Wärmetauschers verteilt wird.

Wenn der Lüfter zu nah am Wärmetauscher platziert wird, reduziert er die effektive Größe des Wärmetauschers auf etwa die des Lüfters (Abbildung 1). Da die Luft nun durch einen kleineren Bereich fließt, führt dies zu einem höheren Luftdruckabfall und einem reduzierten Luftstrom. Die Kombination aus dem kleineren effektiven Wärmetauscherbereich und reduziertem Luftstrom führt zu einer geringeren Wärmeübertragung.



Wenn der richtige Abstand zum Wärmetauscher platziert wird (siehe Abbildung 2), bewegt der Lüfter die Luft über den gesamten Flossenbereich des Wärmetauschers. Da der Luftstrom über eine größere Fläche verteilt ist, führt er zu einem geringeren Druckabfall, somit zu einem höheren Luftstrom und einer besseren Leistung.



Um maximale Leistung von Ihrem Wärmetauscher zu erhalten, ist es auch wichtig, dass die Verbindungen zwischen Lüfter, Plenum und Wärmetauscher luftdicht sind, um Luftlecks zu vermeiden und sicherzustellen, dass die gesamte Luft durch den Wärmetauscher fließt.

Die meisten Standardwärmetauscher von Aavid verfügen über eine integrierte Lüfterplatte und ein Plenum im optimalen Abstand für einen guten Luftstrom. Dies gewährleistet die beste Leistung bei der Integration des Wärmetauschers in Ihr System.




Fan-Platzierung

Mehrere Bedingungen, einschließlich Leistung, Lüfterlebensdauer und Geräusch, wirken sich auf die Lüfterplatzierung aus.

Leistung

Sofern es keine äußeren Beschränkungen für den Luftstrom gibt, bewegt ein Lüfter die gleiche Luftmenge über einen bestimmten Widerstand, unabhängig davon, ob er drückt oder zieht. Das bedeutet, dass, wenn Sie einfach einen Lüfter an einem Wärmetauscher in einem offenen Raum befestigen, es wenig Leistungsunterschied gibt, ob Sie die Luft über den Wärmetauscher schieben oder ziehen. Wenn der Lüfter die Luft über den Wärmetauscher drückt, kann es zu einem leichten Temperaturanstieg in der Luft kommen, die in den Wärmetauscher eindringt, und daher die Leistung aufgrund der vom Lüfter erzeugten Wärme zu verringern. In den meisten Fällen ist dies marginal.

Wenn der Luftweg jedoch wie bei einer Kühlanwendung für den Schrank eingeschränkt ist, kann eine Richtung weniger restriktiv sein als die andere, was zu einem Leistungsunterschied führt. Solche Situationen müssen von Fall zu Fall bewertet werden.

Fan Leben

Wie alle elektrischen Geräte hält der Motor des Lüfters länger, wenn er kühleren Temperaturen ausgesetzt ist. Bei 60°C-Luft-Betrieb kann die Lebensdauer um 55 % reduziert werden, im Gegensatz zu 20 °C. Wenn Sie die Flüssigkeit kühlen, ist es am besten, die kühle Luft über den Wärmetauscher zu schieben, sodass die kühlere Luft über den Motor des Lüfters geht. Umgekehrt, wenn Sie die Luft kühlen, wird die Lebensdauer und Leistung des Lüfters verbessert, wenn der Lüfter die Luft über den Wärmetauscher zieht.

Geräuschentwicklung

Das Ausrichten des Lüfters an der Seite des Wärmetauschers am weitesten vom Bediener entfernt, die Luft vom Bediener weg zu erschöpfen, sorgt für den leisesten Betrieb. Weitere Faktoren, die den Geräuschpegel des Lüfters beeinflussen können, sind der Gesamtluftstrom, die Klingengröße und das Design sowie die Geschwindigkeit, mit der der Lüfter arbeitet. Größere, langsamer emovinge Lüfter sind leiser als kleine Highspeed-Lüfter.

Volumetrischen Fluss und Massenfluss

Die Kühlleistung hängt von der Massendurchflussrate ab. Ein Lüfter sorgt für einen konstanten Volumenstrom, nicht für einen konstanten Massenstrom. Massenstrom und Volumenstrom sind durch die Dichte der Luft verbunden. Dichtere Luft bietet eine höhere Massendurchflussrate und somit eine verbesserte Wärmetauscherleistung.

Die Dichte der Luft wird durch Druck und Temperatur bestimmt. Bei einer Temperatur von 59°F und einem Druck von 14,7 psia beträgt die Luftdichte 76 lb/ft3. Die Erhöhung der Temperatur oder die Verringerung des Drucks führt zu einer geringeren Dichte. Bei höheren Temperaturen und Höhen ist ein stärkerer Volumenstrom erforderlich, um diese geringere Dichte auszugleichen.

Zum Beispiel hat unser 6210 Wärmetauscher mit einem Marin Fan eine Luftdurchflussrate von 225 cfm. Bei 59°F und einem Druck von 14,7 psa entspricht dies einer Massendurchflussrate von 17,1 lb/min. In einer Höhe von 20.000 ft beträgt die Massendurchflussrate jedoch weniger als die Hälfte dieses Wertes. Abbildung 3 zeigt, wie diese Massendurchflussrate je nach Höhe und Temperatur variiert.

Abbildung 3: Volumendurchfluss rate vs. Massendurchfluss unseres 6210 Wärmetauschers mit einem Marin Lüfter bei verschiedenen Temperaturen und Höhen

Höhe
59°F 100°F 200°F

Volumetrische Strömung (cfm)

Massenstrom (lb/min)

Volumetrische Strömung (cfm)

Massenstrom (lb/min)

Volumetrische Strömung (cfm)

Massenstrom (lb/min)

Meeresspiegel (0 ft)

225

17,1

225

15,7

225

13,5

1000 ft

225

16,4

225

15,3

225

12,8

20000 ft

225

7,8

225

7,2

225

6




Schlussfolgerungen

Im Allgemeinen sollten Sie bei der Installation eines Wärmetauschers und Lüfters in Ihr System:

  • Verwenden Sie ein Plenum, um eine gute Luftverteilung und damit optimale Leistung zu erzielen
  • Berücksichtigen Sie die Systemkonfiguration, die Geräuschanforderungen und die Lüfterlebensdauer, um zu entscheiden, ob die Luft durch den Wärmetauscher geschubst oder gezogen werden soll.
  • Wenn Sie bei erhöhten Temperaturen oder Höhen arbeiten, sollten Sie die Luftdichte berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der ausgewählte Lüfter ausreichend ist.