디자인에 적합한 DC 팬을 찾는 방법

Same Sky의 기사에서 디자인에 적합한 DC 팬을 찾는 방법을 알아보세요.

Same Sky의 DC 축 팬은 팬 크기, 전력 소비, 소음 등에서 설계 유연성을 제공합니다. 이러한 놀라운 다양한 옵션을 고려할 때, 올바른 DC 팬을 선택하기 전에 몇 가지 중요한 요소를 충분히 검토하는 것이 중요합니다. 여기에는 설계의 공기 흐름과 공기 압력을 계산하는 것, 팬의 작동 곡선 내에서의 공기 흐름 요구 사항을 이해하는 것, 팬을 병렬로 또는 직렬로 운영할지 여부를 고려하는 것, 그리고 팬 속도가 설계에 미치는 전체적인 영향을 평가하는 것이 포함됩니다. 이 Same Sky의 기사에서 이러한 고려 사항을 더 깊이 이해하고 설계에 적합한 DC 팬을 찾는 방법에 대해 알아보세요.

중요한 공기 흐름 매개변수

특정 시스템에 팬을 지정하기 전에, 공기 흐름과 열 전달과 관련하여 이해해야 할 몇 가지 중요한 매개변수가 있습니다. 공기를 이동시키는 것은 물체로부터 열을 흡수한 후 그 열을 다른 곳으로 옮겨 방출함으로써 물체를 냉각하는 데 효과적입니다. 전달되는 에너지의 양은 이동하는 공기의 질량, 이동하는 공기의 비열, 그리고 이동하는 공기가 받은 온도 변화에 따라 달라집니다.

이동하는 공기의 질량은 이동하는 공기의 부피와 밀도로부터 계산할 수 있습니다.

두 번째 방정식을 첫 번째 방정식에 대입하면 소모된 에너지가 관련된 공기 부피와 관계가 있음을 나타냅니다.

방정식의 양쪽을 시간으로 나누면 다음 형태의 방정식이 생성됩니다.

대부분의 애플리케이션에서 시스템 비효율(초과 전력)은 알려져 있지만, 공기 흐름(부피/시간)은 알 수 없습니다. 따라서, 방정식은 아래와 같이 정리할 수 있습니다.

이전 블로그 게시글에서 논의했듯이, 이 방정식은 일반적으로 다음과 같이 작성됩니다:

해수면에서 68°F(20°C)일 때 건조 공기의 밀도는 0.075 lbs/ft³(1.20 kg/m³)이며, 건조 공기의 비열은 0.24 Btu/lb °F(1 kJ/kg °C)입니다. 이 밀도와 비열 값을 사용하면 위의 방정식은 다음과 같이 간소화됩니다:

공기 압력

위의 방정식은 제품을 냉각하기 위해 필요한 공기 흐름량을 나타냅니다. 또한 팬이 공기 흐름을 전달해야 하는 압력을 알아야 합니다. 냉각 대상 제품을 통과하는 공기 흐름 경로는 공기 흐름에 대한 저항을 생성합니다. 팬은 필요한 기류량을 제품을 통해 강제로 통과시켜 원하는 냉각을 가능하게 할 수 있는 충분한 압력을 생성하도록 선택해야 합니다. 필요한 압력을 계산하는 작업은 각 고유 제품에 대해 별도로 수행해야 하며, 공기 흐름량 계산과 유사한 방식으로 단순화될 수 없습니다. 설계를 통해 공기 압력과 공기 흐름 특성을 계산할 수 있는 CAD 제품들이 많이 있으며, 설계가 완료된 이후 공기 속도와 압력 특성을 측정하기 위해 풍속계와 압력계가 사용될 수 있습니다.

Achieving required airflow and pressure

이전 두 섹션의 개념을 기반으로 팬(또는 팬들)에 의해 필요한 냉각을 제공하기 위해 공기 흐름 속도와 공기 압력이 생성되어야 합니다. 팬 제조업체의 데이터시트는 역압이 없는 상태에서의 공기 흐름 속도 값, 공기 흐름 속도가 없는 상태에서의 최대 압력 값, 그리고 팬에서 제공되는 공기 흐름과 압력 간의 곡선을 제공합니다. 예를 들어, 제거되는 열과 공기 온도 한계치에 기반하여 공기 흐름 요구 사항이 10 CFM 이상으로 계산된 제품을 들 수 있습니다. 제품의 기계적 설계는 그림 2에 표시된 공기 흐름 대 압력 그래프를 생성하도록 특성화되었습니다. 점선은 제품에 필요한 최소 공기 흐름을 나타냅니다(더 많은 공기 흐름도 허용 가능). 반면 주황색 곡선은 제품의 기계적 설계에서 압력과 공기 흐름 간의 관계를 나타냅니다.

그림 2의 곡선을 기준으로, Same Sky의 CFM-6025V-131-167 DC 축 팬이 본 프로젝트를 위해 선정되었습니다. DC 팬의 데이터 시트는 역압이 없는 상태에서 16 CFM의 공기 흐름, 공기 흐름이 없는 상태에서 0.1 inH2O의 정압을 명시하며, 또한 그림 3에 그래프를 제공합니다.

도표 2의 시스템 요구사항을 도표 3의 DC 팬 특성 위에 겹쳐 놓으면 도표 4의 그래프가 생성됩니다.

그림 4에서 빨간색 원으로 강조된 작동 지점은 선택된 팬이 장착된 시스템의 압력과 공기 흐름을 나타냅니다. 공기 흐름 요구 사항은 10 CFM으로 계산되었으며, 팬은 11.5 CFM의 공기 흐름을 제공합니다. 일부 응용에서는 이 정도의 열 작동 마진이 충분할 수 있지만, 다른 응용에서는 이 솔루션이 충분한 마진을 제공하지 않을 수 있습니다.

팬을 병렬 또는 직렬로 작동하기

일반적으로 크기가 크거나 속도가 빠른 팬은 더 높은 최대 공기 흐름과 더 높은 최대 압력을 제공합니다. 단일 팬으로 필요한 공기 흐름이나 압력을 제공할 수 없는 경우 두 개 이상의 팬을 물리적으로 병렬 또는 직렬로 작동시킬 수 있습니다. 팬을 병렬로 작동시키면 최대 이용 가능한 공기 흐름이 증가하지만 최대 압력은 증가하지 않으며, 팬을 직렬로 작동시키면 최대 이용 가능한 압력이 증가하지만 최대 이용 가능한 공기 흐름은 증가하지 않습니다.

병렬로 여러 팬을 작동시킬 때의 성능 곡선은 사용자가 쉽게 생성할 수 있습니다. 병렬로 작동하는 여러 팬의 결합된 팬 공기 흐름 대 압력 곡선은 단일 팬 그래프와 동일하며, 달라지는 점은 공기 흐름 값이 병렬로 작동하는 팬의 개수만큼 곱해진다는 점입니다.

여러 팬을 직렬로 작동시킬 때의 성능 곡선은 유사한 방식으로 생성할 수 있으며, 직렬로 연결된 팬의 수에 따라 압력 값이 조정됩니다. 결국, 여러 팬을 병렬로 연결하면 높은 공기 흐름과 낮은 압력 시스템에서 가장 큰 개선 효과를 제공하며, 여러 팬을 직렬로 연결하면 높은 압력과 낮은 공기 흐름 시스템에서 가장 큰 개선 효과를 제공합니다.

팬 속도의 효과

팬의 속도(RPM)는 초기 팬 선택 또는 팬 제어 신호에 의해 결정될 수 있습니다. 팬 속도를 변경하면 공기량, 공기압, 소비 전력 및 팬이 생성하는 소음에 영향을 미칩니다. 이러한 관계는 "팬 유사 법칙(Fan Affinity Laws)"이라고 불리는 법칙으로 설명됩니다.

팬 친화 법칙

팬이 이동시키는 공기의 양은 팬의 속도에 비례합니다.

팬의 공기 압력은 팬 속도의 제곱에 비례합니다.

팬을 작동시키는 데 필요한 힘은 팬 속도의 세제곱만큼 증가합니다.

팬의 속도가 두 배가 되면 팬에서 발생하는 음향 소음이 15dB 증가합니다.

결론

필요한 공기 흐름 및 압력에 대한 지식을 바탕으로 적합한 팬(또는 팬들)을 선택하여 적절한 냉각을 제공할 수 있습니다. 팬을 병렬 또는 직렬로 작동시키면 단일 팬이 충분하지 않을 경우 해당 애플리케이션의 열 요구 사항을 충족하기 위한 추가 옵션을 설계자에게 제공합니다. Same Sky의 DC 축류 팬 제품군은 다양한 성능 등급을 제공하여 팬 크기, 소비 전력, 생성되는 소음 등 선택 시 설계자에게 유연성을 제공합니다.