Ketika insinyur merancang penutup plastik yang berisi komponen elektronik, motor, catu daya, papan kontrol, sensor, atau perangkat penghasil panas lainnya, salah satu pertanyaan terpenting adalah berapa banyak aliran udara pendingin yang sebenarnya dibutuhkan oleh penutup tersebut. Memilih kipas sentrifugal hanya dengan melihat peringkat aliran udara maksimumnya dapat dengan mudah menyebabkan sistem pendingin yang terlalu kecil atau terlalu besar.

Pendekatan yang lebih praktis adalah dengan menghitung CFM yang diperlukan terlebih dahulu, menentukan kenaikan suhu yang diizinkan, mengevaluasi hambatan aliran udara di dalam dan di luar penutup, lalu memilih kipas sentrifugal yang dapat memberikan aliran udara yang diperlukan pada tekanan sistem yang sebenarnya.

Bagi produsen dan insinyur OEM, proses ini sangat penting karena penutup plastik dapat memiliki volume internal yang relatif kecil namun tetap menghasilkan panas dalam jumlah yang signifikan. Penutup yang ringkas juga mungkin berisi saluran aliran udara yang sempit, filter, kisi-kisi pelindung, papan sirkuit, kabel, dan komponen lain yang meningkatkan hambatan.

China Chungfo Fan berfokus pada penelitian, pengembangan, dan manufaktur kipas DC dan AC, blower sentrifugal, kipas aliran silang, kipas aksial, kipas tanpa bingkai, dan produk motor terkait. Untuk aplikasi pendinginan penutup, proses pemilihan kipas dapat dioptimalkan dengan menggabungkan perhitungan termal dengan pengujian aliran udara dan tekanan statis.

1, Memahami CFM dalam Penutup Kipas Plastik

CFM berarti kaki kubik per menit (cubic feet per minute). Ini menggambarkan volume udara yang dapat dipindahkan oleh kipas selama satu menit. Dalam aplikasi pendinginan penutup, CFM yang diperlukan mewakili jumlah udara yang harus melewati penutup untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh komponen internal sambil menjaga suhu internal dalam kisaran yang diperlukan.

Namun, ada perbedaan penting antara aliran udara yang diperlukan dan aliran udara yang tercetak pada lembar spesifikasi kipas.

Kipas mungkin memiliki peringkat aliran udara udara bebas sebesar CFM tertentu ketika hampir tidak ada hambatandi saluran masuk atau keluar. Setelah kipas yang sama dipasang di dalam penutup plastik, aliran udara yang sebenarnya bisa menjadi jauh lebih rendah karena udara harus melewati ventilasi, filter, kisi-kisi, saluran, unit pendingin (heat sink), dan komponen internal.

Panduan teknik terbaru secara konsisten menekankan bahwa aliran udara bebas tidak boleh dianggap sebagai aliran udara terpasang akhir. Titik operasi yang sebenarnya ditentukan oleh hubungan antara kurva kinerja kipas dan hambatan sistem penutup.

Oleh karena itu, pertanyaan teknik dasarnya bukan sekadar “Berapa CFM yang dihasilkan kipas?”

Pertanyaan yang lebih baik adalah “Berapa CFM yang dibutuhkan penutup pada tekanan statis sistem yang sebenarnya?”

2, Mengapa CFM Penting untuk Penutup Plastik

Penutup plastik banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga, peralatan elektronik, sistem kontrol, peralatan komunikasi, perangkat medis, mesin industri, peralatan pengisian daya, dan produk listrik kecil.

Dibandingkan dengan kabinet logam besar, penutup plastik sering dirancang agar ringkas, ringan, dan terintegrasi secara visual dengan produk akhir. Hal ini membuat manajemen termal menjadi lebih menantang.

Penutup kecil dapat berisi beberapa komponen penghasil panas. Catu daya dapat menghasilkan panas. Penggerak motor dapat menghasilkan panas. Papan sirkuit dapat melepaskan panas secara terus-menerus. Trafo, relai, pengontrol, atau modul LED juga dapat berkontribusi pada beban termal total.

Jika panas tidak dapat dihilangkan secara efisien, suhu internal akan terus meningkat.

Suhu yang berlebihan dapat memengaruhi keandalan komponen, kinerja listrik, bahan isolasi, masa pakai pelumas, ketahanan deformasi plastik, dan masa pakai produk secara keseluruhan.

Oleh karena itu, tujuan kipas pendingin bukan sekadar menciptakan aliran udara. Tujuannya adalah untuk menetapkan tingkat pertukaran udara yang cukup sehingga panas yang dihasilkan di dalam penutup dapat terus diangkut keluar.

3, Rumus Dasar untuk CFM yang Diperlukan

Untuk estimasi teknik awal, rumus penghilangan panas yang paling berguna adalah:

CFM yang Diperlukan ≈ 1,76 × Beban Panas W ÷ Kenaikan Suhu yang Diizinkan °C

Rumus ini didasarkan pada hubungan antara energi panas, aliran udara, kepadatan udara, dan kapasitas panas spesifik udara. Referensi teknis terbaru memberikan hubungan perkiraan yang sama untuk perhitungan awal pendinginan penutup.

Dalam rumus ini, beban panas berarti jumlah panas yang dihasilkan di dalam penutup.

Kenaikan suhu yang diizinkan berarti perbedaan maksimum yang dapat diterima antara suhu udara masuk penutup dan suhu udara internal atau keluar yang digunakan untuk desain termal.

Sebagai contoh, asumsikan sebuah penutup berisi komponen yang menghasilkan total panas 100 W.

Jika kenaikan suhu yang diizinkan adalah 10°C, kebutuhan aliran udara teoretisnya adalah:

CFM yang Diperlukan = 1,76 × 100 ÷ 10

CFM yang Diperlukan = 17,6 CFM

Ini berarti sekitar 17,6 CFM aliran udara aktual diperlukan berdasarkan asumsi perhitungan yang disederhanakan.

Kata penting di sini adalah “aktual.”

Kipas yang diiklankan sebagai 17,6 CFM di udara bebas tidak secara otomatis cocok.

Kipas yang dipilih harus mampu memberikan sekitar 17,6 CFM pada tekanan statis yang diciptakan oleh penutup.

4, Cara Menghitung Total Beban Panas

Sebelum menghitung CFM, total beban panas harus ditentukan.

Ini adalah salah satu langkah terpenting karena aliran udara yang diperlukan bergantung langsung pada panas yang harus dihilangkan.

Beban panas biasanya harus mencakup daya yang dihamburkan oleh setiap komponen utama di dalam penutup.

Sebagai contoh, penutup kontrol plastik dapat berisi catu daya yang menghamburkan 30 W, pengontrol motor yang menghamburkan 20 W, PCB kontrol yang menghamburkan 15 W, sistem relai yang menghamburkan 5 W, dan komponen elektronik lain yang menghamburkan 10 W.

Oleh karena itu, perkiraan total beban panas adalah:

30 W + 20 W + 15 W + 5 W + 10 W = 80 W

Perancang harus menggunakan pembuangan panas aktual alih-alih hanya menambahkan daya input listrik terukur dari setiap komponen.

Perangkat yang mengonsumsi daya listrik 100 W tidak serta-merta mengubah seluruh 100 W tersebut menjadi panas di dalam selungkup. Sebagian energi mungkin ditransfer secara mekanis, elektrik, atau melalui output lainnya.

Untuk rekayasa yang akurat, data kerugian dari produsen komponen, data suhu terukur, atau pengujian termal langsung harus dipertimbangkan.

Setelah total beban panas diketahui, beban tersebut dapat dimasukkan ke dalam rumus aliran udara.

5,Bagaimana Kenaikan Suhu yang Diizinkan Mengubah CFM

Kenaikan suhu yang diizinkan memiliki efek besar pada aliran udara yang diperlukan.

Pertimbangkan beban panas 100 W.

Jika kenaikan suhu yang diizinkan adalah 5°C:

CFM yang diperlukan = 1,76 × 100 ÷ 5

CFM yang diperlukan = 35,2 CFM

Jika kenaikan suhu yang diizinkan adalah 10°C:

CFM yang diperlukan = 17,6 CFM

Jika kenaikan suhu yang diizinkan adalah 15°C:

CFM yang diperlukan ≈ 11,7 CFM

Jika kenaikan suhu yang diizinkan adalah 20°C:

CFM yang diperlukan = 8,8 CFM

Ini menunjukkan prinsip desain yang penting.

Semakin kecil kenaikan suhu yang diizinkan, semakin besar aliran udara yang diperlukan.

Jika perangkat elektronik harus tetap berada hanya 5°C di atas suhu sekitar, aliran udara yang jauh lebih banyak akan diperlukan daripada jika kenaikan suhu 20°C dapat diterima.

Oleh karena itu, kenaikan suhu yang diizinkan harus berasal dari kebutuhan termal aktual peralatan, bukan dari spesifikasi kipas yang arbitrer.

6,Menghitung CFM dari Watt

Alur kerja rekayasa yang berguna adalah memulai dengan watt alih-alih ukuran kipas.

Misalkan sebuah selungkup plastik berisi:

Kehilangan panas catu daya: 40 W

Kehilangan panas papan kontrol: 15 W

Kehilangan panas penggerak motor: 25 W

Kehilangan elektronik lainnya: 10 W

Total beban panas: 90 W

Jika kenaikan suhu maksimum yang diizinkan adalah 10°C:

CFM yang diperlukan = 1,76 × 90 ÷ 10

CFM yang diperlukan = 15,84 CFM

Target termal awal dengan demikian adalah sekitar 15,8 CFM.

Jika insinyur desain ingin memperhitungkan kehilangan aliran udara praktis, kipas yang dipilih mungkin perlu memberikan aliran udara katalog yang lebih tinggi daripada 15,8 CFM, asalkan kurva kinerjanya menunjukkan bahwa sekitar 15,8 CFM masih dapat dikirimkan pada tekanan sistem yang diperlukan.

Inilah sebabnya mengapa hanya mencocokkan CFM yang dihitung dengan peringkat udara bebas dapat menghasilkan hasil yang mengecewakan.

7,Mempertimbangkan Volume Selungkup Plastik

Volume selungkup juga relevan, tetapi tidak boleh menggantikan perhitungan beban panas.

Untuk selungkup persegi panjang, volume dapat dihitung sebagai:

Volume = Panjang × Lebar × Tinggi

Jika dimensi diukur dalam kaki, hasilnya adalah kaki kubik.

Sebagai contoh, selungkup berukuran 2 kaki × 1,5 kaki × 1 kaki memiliki volume:

2 × 1,5 × 1 = 3 kaki kubik

Volume memberi tahu perancang berapa banyak udara yang terkandung di dalam selungkup, tetapi tidak memberi tahu perancang berapa banyak panas yang dihasilkan.

Selungkup kecil dengan panas 150 W mungkin memerlukan aliran udara pendingin yang lebih banyak daripada selungkup yang jauh lebih besar dengan panas hanya 30 W.

Karena alasan ini, beban panas dan kenaikan suhu yang diizinkan biasanya harus menjadi variabel utama untuk perhitungan aliran udara termal.

Volume kemudian dapat digunakan sebagai pemeriksaan sekunder untuk pertukaran udara dan distribusi aliran udara internal.

8,Pergantian Udara Per Jam Sebagai Metode Sekunder

Untuk aplikasi ventilasi, metode lain adalah menggunakan pergantian udara per jam.

Rumusnya adalah:

CFM = Volume Selungkup × Pergantian Udara Per Jam ÷ 60

Sebagai contoh, jika sebuah selungkup memiliki volume 3 kaki kubik dan target desainnya adalah 60 pergantian udara per jam:

CFM = 3 × 60 ÷ 60

CFM = 3 CFM

Perhitungan ini dapat berguna ketika tujuannya adalah ventilasi umum daripada menghilangkan beban panas elektronik yang diketahui secara tepat.

Namun, untuk selungkup elektronik penghasil panas, metode beban panas umumnya lebih informatif karena secara langsung menghubungkan aliran udara dengan jumlah panas yang perlu dihilangkan.

Pergantian udara kemudian dapat digunakan sebagai pemeriksaan desain tambahan.

9,Mengapa Tekanan Statis Harus Disertakan

Setelah menghitung aliran udara yang diperlukan, pertanyaan utama berikutnya adalah tekanan statis.

Di sinilah kipas sentrifugal dapat memberikan keuntungan utama.

Selungkup plastik sering kali memiliki jalur aliran udara yang terbatas. Saluran masuk mungkin berisi kisi-kisi pelindung. Filter mungkin dipasang untuk mencegah debu masuk. Saluran keluar mungkin memiliki bukaan yang sempit. Papan sirkuit internal mungkin menghalangi aliran udara. Saluran mungkin memaksa udara untuk berubah arah.

Setiap hambatan menghasilkan penurunan tekanan.

Total hambatan sistem dapat mencakup hambatan saluran masuk, hambatan saluran keluar, hambatan filter, hambatan kisi-kisi, hambatan saluran, belokan, penyerap panas, dan hambatan komponen internal.

Referensi pemilihan kipas terbaru menekankan bahwa titik operasi aktual ditentukan oleh perpotongan kurva kinerja kipas dan kurva hambatan sistem.

Ini berarti kipas dengan peringkat CFM udara bebas yang lebih tinggi terkadang dapat bekerja lebih buruk di selungkup yang restriktif daripada kipas sentrifugal dengan peringkat udara bebas yang lebih rendah tetapi kemampuan tekanan yang lebih kuat.

10,Memahami Kurva P-Q Kipas

Kurva P-Q kipas menunjukkan hubungan antara aliran udara dan tekanan statis.

Pada hambatan yang sangat rendah, kipas dapat menghasilkan aliran udara yang relatif tinggi.

Seiring meningkatnya hambatan sistem, aliran udara menurun.

Pada tekanan statis maksimum, aliran udara mendekati nol.

Titik operasi aktual terjadi di mana kurva kipas berpotongan dengan kurva hambatan selungkup.

Sebagai contoh, misalkan kipas sentrifugal memiliki peringkat aliran udara udara bebas sebesar 30 CFM.

Selungkup mungkin menciptakan hambatan sebesar 100 Pa.

Jika kurva kipas menunjukkan bahwa kipas dapat menghasilkan 22 CFM pada 100 Pa, maka aliran udara praktisnya adalah sekitar 22 CFM, bukan 30 CFM.

Jika perhitungan termal memerlukan 25 CFM, kipas tersebut tidak akan memenuhi persyaratan meskipun peringkat udara bebas katalognya tampak lebih tinggi daripada nilai yang dihitung.

Perbedaan ini sangat penting saat memilih kipas sentrifugal plastik.

11,Memperkirakan Hambatan Selungkup

Cara termudah untuk meningkatkan akurasi pemilihan kipas adalah dengan mengidentifikasi setiap hambatan di jalur aliran udara.

Kisi-kisi saluran masuk harus dievaluasi.

Kisi-kisi saluran keluar harus dievaluasi.

Filter harus dievaluasi.

Saluran harus dievaluasi.

Belokan tajam harus dievaluasi.

Jalur sempit harus dievaluasi.

Penyerap panas dan rakitan elektronik yang padat harus dievaluasi.

Semakin restriktif sistemnya, semakin besar kemampuan tekanan statis yang dibutuhkan kipas.

Penutup terbuka yang sederhana mungkin memiliki hambatan yang relatif rendah.

Penutup plastik yang ringkas, tertutup, atau semi-tertutup dengan filter dan jalur pembuangan yang sempit mungkin memiliki hambatan yang jauh lebih tinggi.

Dalam pengembangan teknik, pengujian prototipe dapat memberikan nilai penurunan tekanan yang lebih andal daripada estimasi teoretis saja.

12,Bagaimana Kipas Sentrifugal Membantu dalam Penutup yang Ringkas

Kipas sentrifugal sering dipilih ketika udara harus bergerak melalui jalur yang restriktif.

Tidak seperti banyak kipas aksial yang menggerakkan udara terutama di sepanjang sumbu rotasi, kipas sentrifugal mempercepat udara secara radial melalui struktur impeler dan volute.

Hal ini membuatnya berguna untuk aplikasi di mana aliran udara perlu masuk melalui satu arah dan keluar melalui arah lain atau di mana tekanan statis yang lebih tinggi diperlukan.

Sebagai contoh, penutup elektronik plastik mungkin memiliki bukaan masuk di satu sisi dan saluran pembuangan di sisi yang berlawanan.

Kipas sentrifugal dapat diintegrasikan ke dalam penutup sehingga udara ditarik melintasi komponen penghasil panas dan dibuang melalui saluran keluar yang sempit.

Pengaturan ini dapat meningkatkan jalur aliran udara secara keseluruhan dan membantu menghilangkan panas dari area tertentu.

13,Cara Menghitung Margin Keamanan Praktis

Perhitungan CFM teoretis adalah titik awal, bukan spesifikasi kipas akhir.

Sistem nyata mengandung toleransi manufaktur, akumulasi debu, pembebanan filter, kebocoran aliran udara, hambatan komponen, dan perubahan kondisi lingkungan.

Oleh karena itu, para insinyur biasanya menyertakan margin desain.

Margin yang tepat bergantung pada aplikasinya.

Untuk desain awal, tim teknik mungkin memutuskan untuk menggunakan margin aliran udara 20% hingga 30%, tetapi ini harus diperlakukan sebagai asumsi desain proyek, bukan standar universal.

Sebagai contoh, jika kebutuhan yang dihitung adalah 20 CFM dan margin desain 25% dipilih:

20 × 1,25 = 25 CFM

Target desain menjadi sekitar 25 CFM.

Namun, kipas akhir harus tetap mampu menghasilkan 25 CFM pada tekanan operasi yang sebenarnya.

Angka CFM udara bebas yang besar tidak mengompensasi tekanan statis yang tidak memadai.

Contoh Perhitungan untuk Penutup Kipas Sentrifugal Plastik

Pertimbangkan penutup plastik yang digunakan untuk peralatan elektronik.

Beban panas internal adalah 120 W.

Suhu lingkungan maksimum adalah 35°C.

Suhu udara internal maksimum yang diinginkan adalah 45°C.

Oleh karena itu:

Kenaikan suhu yang diizinkan = 45°C − 35°C

Kenaikan suhu yang diizinkan = 10°C

Perhitungan aliran udara awal adalah:

CFM yang diperlukan = 1,76 × 120 ÷ 10

CFM yang diperlukan = 21,12 CFM

Sekarang asumsikan tim desain menerapkan margin teknik 25%:

21,12 × 1,25 = 26,4 CFM

Target desain awal menjadi sekitar 26,4 CFM.

Insinyur kemudian mengevaluasi hambatan penutup.

Misalkan kisi-kisi saluran masuk, filter, saluran internal, dan saluran keluar secara bersama-sama menciptakan hambatan sistem sebesar 120 Pa pada sekitar 26 CFM.

Insinyur sekarang perlu mencari kipas sentrifugal yang kurva kinerjanya dapat menghasilkan setidaknya sekitar 26 CFM pada 120 Pa.

Kipas yang menghasilkan 35 CFM pada tekanan nol mungkin tidak cocok jika hanya dapat menghasilkan 20 CFM pada 120 Pa.

Kipas lain dengan peringkat udara bebas 32 CFM bisa lebih cocok jika kurva kinerjanya menyediakan 28 CFM pada 120 Pa.

Contoh ini menunjukkan mengapa perhitungan CFM dan evaluasi tekanan statis harus dilakukan bersama-sama.

14,Menggunakan Kipas DC Kecil di Dalam Enklosur Kompak

Tidak semua enklosur memerlukan blower sentrifugal yang besar.

Beberapa produk elektronik kompak memiliki beban panas yang relatif rendah dan ruang pemasangan yang terbatas.

Dalam aplikasi ini, kipas DC kecil mungkin sudah cukup.

Kipas 30mm 5v dapat dipertimbangkan untuk elektronik kompak, perangkat portabel, modul kontrol kecil, dan aplikasi daya rendah lainnya di mana ukuran fisik dan tegangan operasi terbatas.

Prinsip yang sama berlaku untuk kipas dc 25mm. Ukuran bingkainya yang kecil dapat berguna di mana area pemasangan yang tersedia sangat terbatas.

Namun, ukuran kipas yang kecil tidak menghilangkan kebutuhan akan perhitungan teknik.

Perancang masih perlu menentukan aliran udara yang diperlukan, tekanan statis yang tersedia, tegangan operasi, kebutuhan kebisingan, suhu operasi, dan masa pakai yang diharapkan.

Untuk produk yang sangat kompak, kipas mungkin juga perlu beroperasi terus-menerus selama ribuan jam, sehingga desain motor, pemilihan bantalan, dan keandalan termal menjadi penting.

15,Kipas Kecil Versus Kipas Sentrifugal

Keputusan antara kipas aksial kecil dan kipas sentrifugal harus didasarkan pada jalur aliran udara.

Jika enklosur memiliki jalur aliran udara yang relatif terbuka dan hambatan rendah, kipas aksial mungkin memberikan solusi yang efisien.

Jika udara harus melewati saluran sempit, filter, atau jalur internal yang rumit, kipas sentrifugal mungkin lebih cocok karena kemampuannya menghasilkan tekanan statis yang lebih tinggi.

Kipas dc 25mm mungkin sesuai untuk modul elektronik kecil dengan jalur ventilasi yang pendek dan terbuka.

Kipas 30mm 5v mungkin cocok untuk elektronik konsumen kompak di mana catu daya terbatas pada 5 V.

Blower sentrifugal bisa menjadi lebih menarik ketika enklosur kompak yang sama berisi saluran aliran udara yang sempit atau saluran yang lebih panjang.

Pilihan yang tepat harus selalu dikonfirmasi menggunakan kurva kinerja kipas, bukan hanya berdasarkan ukuran bingkai.

16,Contoh Aplikasi: Pendinginan Kulkas

Peralatan pendingin memberikan contoh lain yang berguna tentang desain aliran udara enklosur.

Kulkas berisi kompresor, sistem kontrol, komponen listrik penghasil panas, dan struktur penukar panas.

Kipas pembuangan kulkas dapat digunakan dalam pengaturan ventilasi tertentu untuk memindahkan udara hangat menjauh dari area yang ditentukan.

Namun, kebutuhan aliran udara yang tepat bergantung pada beban panas, area ventilasi yang tersedia, batas suhu, kehilangan tekanan, dan desain sistem pendingin secara keseluruhan.

Kipas tidak boleh dipilih hanya karena aplikasi kulkas tampak memerlukan aliran udara yang tinggi.

Perancang harus menghitung panas yang harus dibuang dan menentukan aliran udara operasi yang diperlukan.

Jika aliran udara harus melewati saluran sempit atau saluran keluar yang terbatas, tekanan statis juga harus dipertimbangkan.

17,Pentingnya Arah Aliran Udara

Kipas bisa memiliki CFM yang cukup di atas kertas namun tetap memberikan pendinginan yang buruk jika arah aliran udara dirancang dengan buruk.

Udara biasanya harus masuk melalui wilayah yang lebih dingin dan bergerak melintasi komponen penghasil panas sebelum meninggalkan enklosur.

Jika saluran masuk dan keluar diposisikan terlalu berdekatan, kipas mungkin mensirkulasikan udara secara lokal tanpa mendinginkan sisa enklosur secara efektif.

Hal ini dapat menciptakan hubungan arus pendek aliran udara.

Udara keluar mungkin segera kembali ke arah saluran masuk alih-alih melewati wilayah penghasil panas utama.

Untuk enklosur plastik yang kompak, dinamika fluida komputasi dapat digunakan untuk desain yang kompleks, tetapi pengujian prototipe fisik tetap berharga.

Sensor suhu dapat dipasang di dekat komponen kritis untuk menentukan apakah aliran udara benar-benar mencapai lokasi yang diperlukan.

18,Menghindari Titik Panas di Dalam Enklosur

Suhu enklosur rata-rata tidak selalu mewakili suhu komponen yang paling sensitif.

Transistor daya, pengontrol motor, atau pengatur tegangan dapat beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada udara di sekitarnya.

Inilah sebabnya mengapa distribusi aliran udara itu penting.

Kipas sentrifugal dapat diposisikan agar aliran udara diarahkan ke wilayah dengan kepadatan panas tertinggi.

Sekat juga dapat digunakan untuk mencegah udara melewati komponen penting.

Tujuannya bukan sekadar mencapai CFM yang dihitung di saluran keluar kipas.

Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa jumlah udara pendingin yang diperlukan mencapai komponen yang benar-benar membutuhkan pendinginan.

Mempertimbangkan Suhu Sekitar

Suhu sekitar harus disertakan dalam desain termal.

Sistem yang beroperasi di ruangan bersuhu 20°C memiliki kebutuhan pendinginan yang sangat berbeda dari sistem yang sama yang beroperasi pada suhu 40°C.

Jika suhu komponen internal maksimum adalah 60°C, kenaikan suhu yang diizinkan pada suhu sekitar 20°C mungkin sebesar 40°C.

Pada suhu sekitar 40°C, kenaikan suhu yang diizinkan hanya 20°C.

Kondisi kedua memerlukan aliran udara yang jauh lebih besar.

Ini adalah salah satu alasan mengapa peralatan industri dan luar ruangan sering kali memerlukan pemilihan kipas yang lebih cermat daripada peralatan konsumen yang digunakan di lingkungan dalam ruangan yang terkendali.

19,Ketinggian Dan Kepadatan Udara

Kepadatan udara berubah seiring dengan ketinggian dan suhu.

Pada ketinggian yang lebih tinggi, udara menjadi kurang padat.

Untuk aliran udara volumetrik yang sama, massa udara yang bergerak melalui penutup dapat menjadi lebih rendah.

Rumus CFM dasar mengasumsikan kondisi udara standar, sehingga aplikasi di ketinggian tinggi mungkin memerlukan koreksi teknik tambahan.

Hal ini sangat relevan untuk peralatan yang ditujukan untuk beroperasi di daerah pegunungan atau dalam aplikasi di mana kondisi lingkungan sangat bervariasi.

Untuk perhitungan awal, rumus standar sangat berguna.

Untuk peralatan penting, suhu operasi aktual, ketinggian, dan kepadatan udara harus disertakan dalam perhitungan termal. Referensi teknik juga merekomendasikan untuk mengoreksi perhitungan aliran udara ketika kondisi lingkungan berbeda secara material dari asumsi standar.

Persyaratan Tegangan Dan Kontrol Kipas

Setelah persyaratan aliran udara dan tekanan diketahui, spesifikasi kelistrikan juga harus disesuaikan.

Tegangan kipas DC yang umum meliputi 5 V, 12 V, dan 24 V.

Produk ringkas mungkin memerlukan kipas 5 Vkarena sistem elektronik utama sudah beroperasi pada 5 V.

Peralatan industri mungkin menggunakan kipas 12 V atau 24 V tergantung pada arsitektur daya yang tersedia.

Selain tegangan, insinyur harus mempertimbangkan arus, perilaku penyalaan, perlindungan rotor terkunci, kontrol kecepatan, output takometer, kontrol PWM, dan fungsi alarm jika diperlukan.

Kipas yang memenuhi persyaratan aliran udara tetapi tidak dapat terintegrasi dengan benar dengan sistem daya dan kontrol produk bukanlah solusi yang lengkap.

20,Pertimbangan Kebisingan

Kebisingan bisa menjadi faktor penting dalam penutup plastik kecil.

Kipas dengan kecepatan putar yang lebih tinggi dapat memberikan aliran udara yang kuat tetapi juga dapat menghasilkan lebih banyak kebisingan aerodinamis dan motor.

Dalam peralatan rumah tangga, peralatan medis, elektronik kantor, dan produk konsumen, kinerja akustik mungkin hampir sama pentingnya dengan kinerja termal.

Oleh karena itu, perancang harus menghindari pemilihan kipas dengan RPM tertinggi yang tersedia begitu saja.

Pendekatan yang lebih baik adalah mengidentifikasi titik operasi yang diperlukan dan memilih kipas yang dapat memberikan aliran udara dan tekanan yang diperlukan tanpa kecepatan yang berlebihan.

Jalur aliran udara itu sendiri juga harus dirancang dengan cermat karena turbulensi, tikungan tajam, dan bukaan sempit dapat menghasilkan kebisingan tambahan.

Keandalan Dan Operasi Berkelanjutan

Untuk peralatan yang dirancang untuk operasi berkelanjutan, keandalan kipas adalah pertimbangan penting.

Kipas mungkin berjalan selama berjam-jam setiap hari.

Pemilihan bantalan, desain motor, suhu lilitan, suhu pengoperasian, getaran, dan paparan debu semuanya dapat memengaruhi masa pakai.

Oleh karena itu, China Chungfo Fan mempertimbangkan tidak hanya aliran udara tetapi juga konstruksi produk, karakteristik kelistrikan, dan kondisi aplikasi saat mengembangkan solusi kipas.

Untuk pelanggan OEM, kustomisasi dapat mencakup tegangan, arus, kecepatan, aliran udara, tekanan, konfigurasi kabel, konfigurasi konektor, dan persyaratan fungsional lainnya.

21,Menguji Penutup Akhir

Perhitungan teoretis harus selalu diikuti dengan pengujian prototipe jika aplikasinya penting.

Penutup prototipe dapat diuji di bawah kondisi lingkungan yang representatif.

Sensor suhu dapat ditempatkan di dekat komponen penting.

Kipas kemudian dapat dioperasikan pada tegangan dan kondisi kontrol yang dimaksudkan.

Insinyur dapat mengukur suhu saluran masuk, suhu saluran keluar, suhu titik panas internal, aliran udara, dan tekanan.

Hasil yang diukur kemudian dapat dibandingkan dengan perhitungan awal.

Jika suhu internal terlalu tinggi, beberapa faktor harus diselidiki.

Kipas mungkin tidak menghasilkan aliran udara yang cukup pada tekanan sistem yang sebenarnya.

Jalur aliran udara mungkin terhalang.

Saluran masuk atau saluran keluar mungkin terlalu kecil.

Kipas mungkin diposisikan secara tidak benar.

Mungkin ada kebocoran yang berlebihan.

Beban panas mungkin lebih tinggi dari perkiraan semula.

Penutup mungkin juga memiliki area ventilasi yang tidak mencukupi.

Pengujian memungkinkan masalah ini diidentifikasi sebelum produksi massal.

22,Kesalahan Umum Saat Menghitung CFM

Salah satu kesalahan umum adalah memilih kipas hanya berdasarkan CFM maksimum yang tercetak pada lembar data.

Ini mengabaikan tekanan statis.

Kesalahan lain adalah menghitung aliran udara hanya berdasarkan volume penutup.

Volume saja tidak menggambarkan berapa banyak panas yang harus dibuang.

Kesalahan ketiga adalah menggunakan daya listrik terukur dari setiap komponen sebagai beban panasnya tanpa menentukan disipasi daya yang sebenarnya.

Masalah lain adalah menggunakan kenaikan suhu yang terlalu kecil tanpa mempertimbangkan apakah aliran udara yang diperlukan dapat dicapai secara fisik.

Perancang terkadang juga lupa bahwa filter menjadi lebih restriktif seiring dengan menumpuknya debu.

Sistem aliran udara karena itu harus dievaluasi di bawah kondisi pengoperasian yang realistis.

Kesalahan umum lainnya adalah menempatkan saluran masuk dan saluran keluar terlalu berdekatan.

Ini dapat mengakibatkan resirkulasi udara alih-alih pendinginan yang efektif.

Kesalahan terakhir adalah memilih kipas sebelum menentukan persyaratan termal.

Urutan yang lebih baik adalah menghitung beban panas, menentukan kenaikan suhu yang diizinkan, menghitung aliran udara yang diperlukan, memperkirakan hambatan sistem, mengidentifikasi titik pengoperasian, dan kemudian memilih kipas.

23,Alur Kerja Pemilihan Kipas yang Praktis

Proses lengkap dapat diringkas sebagai alur kerja teknik yang praktis.

Pertama, tentukan suhu lingkungan maksimum.

Kedua, tentukan suhu internal atau komponen maksimum yang dapat diterima.

Ketiga, hitung kenaikan suhu yang diizinkan.

Keempat, hitung total beban panas internal.

Kelima, hitung CFM teoretis yang diperlukan.

Keenam, evaluasi jalur aliran udara penutup.

Ketujuh, estimasi atau ukur tekanan statis sistem.

Kedelapan, tambahkan margin teknik yang sesuai.

Kesembilan, bandingkan titik operasi target dengan kurva kinerja kipas sentrifugal.

Kesepuluh, verifikasi pemilihan akhir melalui pengujian prototipe.

Alur kerja ini membantu mencegah masalah umum dalam memilih kipas berdasarkan satu nomor katalog saja.

24,Bagaimana China Chungfo Fan Dapat Mendukung Pendinginan Enklosur

China Chungfo Fan mengembangkan dan memproduksi berbagai kipas pendingin DC dan kipas pendingin AC untuk berbagai aplikasi peralatan.

Rangkaian produknya mencakup kipas aksial, blower sentrifugal, kipas aliran silang, kipas tanpa bingkai, dan solusi motor terkait.

Untuk aplikasi OEM, kipas dapat dievaluasi berdasarkan tegangan, arus, kecepatan, aliran udara, tekanan statis, dimensi, kebisingan, lingkungan operasi, dan persyaratan pengabelan yang diperlukan.

Untuk enklosur plastik yang ringkas, proses desain dapat dimulai dengan beban panas pelanggan dan ruang pemasangan yang tersedia.

CFM yang diperlukan kemudian dapat dihitung dan disesuaikan dengan persyaratan tekanan.

Pendekatan ini lebih andal daripada sekadar memilih kipas berdasarkan dimensi eksternalnya.

China Chungfo Fan juga memiliki kemampuan produksi dan pengujian yang mencakup pengembangan produk, pengembangan cetakan, pencetakan injeksi, SMT, perakitan, dan kontrol kualitas.

Peralatan pengujian dapat digunakan untuk mengevaluasi aliran udara, tekanan, kebisingan, kinerja listrik, dan karakteristik produk lainnya.

Untuk aplikasi OEM dan kustom, kemampuan ini dapat membantu menghubungkan perhitungan kipas teoretis dengan produk manufaktur yang sebenarnya.

25,Kesimpulan

Menghitung CFM yang diperlukan untuk enklosur kipas sentrifugal plastik dimulai dari panas, bukan ukuran kipas.

Rumus pendahuluan dasarnya adalah:

CFM yang Diperlukan ≈ 1,76 × Beban Panas W ÷ Kenaikan Suhu yang Diizinkan °C

Perhitungan ini menetapkan persyaratan aliran udara teoretis.

Namun, ini tidak mewakili pemilihan kipas akhir.

Perancang juga harus mempertimbangkan tekanan statis, filter, kisi-kisi, saluran, komponen internal, arah aliran udara, distribusi suhu, suhu lingkungan, ketinggian, kebisingan, dan keandalan.

Perbedaan terpenting adalah antara aliran udara udara bebas dan aliran udara operasi aktual.

Kipas sentrifugal harus dipilih berdasarkan titik di mana kurva kinerjanya berpotongan dengan kurva resistansi sistem enklosur.

Untuk enklosur dengan resistansi rendah, kipas aksial yang ringkas mungkin sudah cukup.

Untuk enklosur ringkas dengan lorong sempit, filter, atau saluran, kipas sentrifugal mungkin memberikan kinerja aliran tekanan yang lebih sesuai.

Produk kecil mungkin menggunakan kipas 30mm 5v atau kipas dc 25mm ketika beban panas dan persyaratan aliran udara relatif rendah, sementara sistem yang lebih besar atau lebih restriktif mungkin memerlukan blower sentrifugal berkinerja lebih tinggi.

Prinsip perhitungan yang sama juga dapat diterapkan pada aplikasi seperti sistem kipas pembuangan lemari es, kabinet elektronik, peralatan rumah tangga, peralatan medis, peralatan pengisian daya, dan mesin industri.

Oleh karena itu, pendekatan yang paling andal adalah menghitung beban panas, menentukan kenaikan suhu yang diizinkan, menghitung CFM, mengevaluasi tekanan statis, memilih kipas dari kurva kinerjanya, dan kemudian memverifikasi desain akhir melalui pengujian.

26,FAQ

FAQ 1: Apa rumus dasar untuk menghitung CFM yang diperlukan?

Rumus pendahuluannya adalah CFM yang Diperlukan ≈ 1,76 × Beban Panas dalam Watt ÷ Kenaikan Suhu yang Diizinkan dalam °C. Hasilnya mewakili perkiraan aliran udara aktual yang diperlukan untuk pembuangan panas berdasarkan asumsi perhitungan.

FAQ 2: Apakah CFM udara bebas kipas sama dengan aliran udara enklosur aktual?

Tidak. CFM udara bebas biasanya diukur dalam kondisi dengan resistansi aliran udara yang sangat rendah. Setelah kipas dipasang di enklosur dengan filter, kisi-kisi, saluran, atau lorong sempit, aliran udara aktual dapat berkurang. Oleh karena itu, kurva kinerja kipas harus diperiksa pada tekanan statis yang diharapkan.

FAQ 3: Berapa CFM yang diperlukan untuk enklosur 100 W?

Jawabannya bergantung pada kenaikan suhu yang diizinkan. Pada kenaikan suhu 5°C, persyaratan pendahuluannya adalah sekitar 35,2 CFM. Pada 10°C, sekitar 17,6 CFM. Pada 15°C, sekitar 11,7 CFM. Pada 20°C, sekitar 8,8 CFM.

FAQ 4: Mengapa tekanan statis harus dipertimbangkan saat memilih kipas sentrifugal?

Tekanan statis mewakili hambatan yang harus diatasi oleh kipas. Filter, kisi-kisi, saluran, penyerap panas, dan saluran aliran udara yang sempit dapat mengurangi aliran udara secara signifikan. Oleh karena itu, kipas sentrifugal harus dievaluasi berdasarkan kebutuhan tekanan aktual, bukan hanya pada kondisi udara bebas.

FAQ 5: Bisakah kipas DC kecil digunakan untuk penutup plastik?

Ya, jika beban panas dan kebutuhan aliran udara cukup rendah. Kipas 30mm 5v atau kipas dc 25mm mungkin cocok untuk produk elektronik yang ringkas, tetapi aliran udara, tekanan statis, tegangan, kebisingan, dan masa pakai operasional yang diperlukan harus dievaluasi semuanya.

FAQ 6: Kapan kipas sentrifugal harus dipilih sebagai pengganti kipas aksial?

Kipas sentrifugal bisa sangat berguna ketika aliran udara harus melewati jalur yang restriktif, saluran sempit, filter, atau saluran internal yang ringkas. Jika jalur aliran udara relatif terbuka dan hambatannya rendah, kipas aksial mungkin juga sesuai.

FAQ 7: Apakah penutup yang lebih besar selalu membutuhkan lebih banyak CFM?

Tidak. Volume penutup hanyalah salah satu faktor. Aliran udara yang diperlukan terutama berkaitan dengan beban panas dan kenaikan suhu yang diizinkan. Penutup kecil dengan beban panas tinggi dapat memerlukan aliran udara pendingin yang lebih banyak daripada penutup besar dengan beban panas rendah.

FAQ 8: Haruskah margin keamanan aliran udara ditambahkan?

Margin desain dapat berguna untuk memperhitungkan faktor praktis seperti kehilangan aliran udara, toleransi komponen, pemuatan filter, dan kondisi operasional. Margin yang tepat bergantung pada aplikasi dan tidak boleh dianggap sebagai nilai tetap universal.

FAQ 9: Bagaimana pemilihan kipas akhir dapat diverifikasi?

Pendekatan terbaik adalah membandingkan aliran udara dan tekanan statis yang diperlukan dengan kurva kinerja P-Q kipas, lalu memverifikasi kipas yang dipilih dalam penutup prototipe yang representatif. Suhu, aliran udara, dan tekanan dapat diukur selama pengujian.

FAQ 10: Bisakah China Chungfo Fan menyediakan solusi kipas sentrifugal yang disesuaikan?

China Chungfo Fan dapat mengevaluasi kebutuhan kipas berdasarkan dimensi, tegangan, arus, kecepatan, aliran udara, tekanan, kebisingan, pengabelan, dan kondisi aplikasi. Untuk proyek OEM, persyaratan ini dapat digunakan sebagai titik awal untuk memilih atau mengembangkan solusi kipas yang sesuai.