看！風(fēng)的曲線(xiàn)是這樣的！

問(wèn)：風(fēng)扇及系統曲線(xiàn)

讀取風(fēng)扇曲線(xiàn)

空氣增流器及其移動(dòng)空氣所通過(guò)的系統均可展現靜壓與氣流的特性曲線(xiàn)。其概念與電阻相似；當流經(jīng)電阻的電流增加時(shí)，電阻的壓降也隨之增加。同樣，當通過(guò)系統的風(fēng)量增加時(shí)，系統的壓降也會(huì )增加。

然而，與大多數電阻不同的是，對空氣增流器及其移動(dòng)空氣所通過(guò)的系統而言，壓力和風(fēng)量之間往往存在明顯的非線(xiàn)性關(guān)系。例如，圖1為風(fēng)扇樣例（FFB0912SHE ）的特性曲線(xiàn)，配有部分注釋。最大的壓力和風(fēng)量點(diǎn)分別是圖中最左邊和右邊的點(diǎn)，通常反映在給定風(fēng)扇的參數數據中。請注意，壓力或風(fēng)量在對方為零時(shí)達到最大值；所列的風(fēng)扇壓力和風(fēng)量數值表示設備運行曲線(xiàn)的兩種極端情形，不會(huì )同時(shí)適用。

許多風(fēng)扇曲線(xiàn)經(jīng)常出現的特征是靠近繪圖中間的平坦、水平或正斜區域，通常稱(chēng)為曲線(xiàn)中的“拐點(diǎn)”。它對應于氣流從風(fēng)扇葉片脫離而非在葉片周?chē)椒€流動(dòng)的操作區域。這種脫離會(huì )導致噪聲水平增加，并且由于該區域的微小壓力變化會(huì )導致風(fēng)量出現巨大變化，因此系統的實(shí)際操作點(diǎn)可能既難預測又不穩定，會(huì )造成磨損加劇、機械振動(dòng)和其他不良影響。鑒于這些原因，大多數風(fēng)扇的首選操作范圍是曲線(xiàn)拐點(diǎn)的右側（自由流動(dòng)）。

圖1. 風(fēng)扇曲線(xiàn)樣例（配有注釋?zhuān)?/p>

系統曲線(xiàn)和多風(fēng)扇

在電子應用中，系統的壓力P 和通過(guò)系統的風(fēng)量Q 之間的關(guān)系往往是P=xQy 的形式，其中x 和y 是風(fēng)扇迫使空氣通過(guò)的系統特征“常數”，指數y 的值通常在1和2之間，通常接近2。對于風(fēng)扇和空氣移動(dòng)所通過(guò)系統的任何給定組合，操作點(diǎn)為系統和風(fēng)扇曲線(xiàn)相交處——在這一流速下，風(fēng)扇產(chǎn)生的靜壓與通過(guò)所裝系統的風(fēng)量所需的壓力達到平衡。

風(fēng)扇及系統曲線(xiàn)的非線(xiàn)性特性可能會(huì )產(chǎn)生不太直觀(guān)的影響。圖2包含假設的系統曲線(xiàn)、圖1所用的同一風(fēng)扇曲線(xiàn)示例以及兩個(gè)相同風(fēng)扇串聯(lián)、兩個(gè)相同風(fēng)扇并聯(lián)和相同單個(gè)風(fēng)扇以80%速度運行的曲線(xiàn)，每個(gè)場(chǎng)景的操作點(diǎn)均已圈出。人們可能認為情況應該會(huì )大致成比例——使用兩個(gè)風(fēng)扇會(huì )帶來(lái)大約兩倍的風(fēng)量，或者降低風(fēng)扇速度會(huì )按比例減少風(fēng)量。雖然此處已證明，將單個(gè)風(fēng)扇的速度調低20%會(huì )導致風(fēng)量大致成比例減少，但如圖3所示，將所用風(fēng)扇的數量增加一倍，預計只會(huì )增加10%到17%的風(fēng)量。

圖2. 假設的系統曲線(xiàn)以及單個(gè)風(fēng)扇、降速版單個(gè)風(fēng)扇、串聯(lián)和平聯(lián)配置雙風(fēng)扇的曲線(xiàn)。

圖 3. 在降低風(fēng)扇速度和使用多個(gè)風(fēng)扇的情況下，通過(guò)假設系統的風(fēng)量預期變化。

這一結果是由于所用風(fēng)扇的曲線(xiàn)中存在寬而平的拐點(diǎn)區域，加上系統壓力曲線(xiàn)上升相對較快，并且已接近單風(fēng)扇情況下的拐點(diǎn)。雖然在此處使用單個(gè)風(fēng)扇是可行的，但系統中幾乎沒(méi)有誤差或變化的余地（如過(guò)濾器負荷）。并聯(lián)使用多個(gè)風(fēng)扇只是將整個(gè)風(fēng)扇曲線(xiàn)向右延伸，讓風(fēng)扇曲線(xiàn)中的拐點(diǎn)穿過(guò)系統曲線(xiàn)；這并非出色的設計方案。將兩個(gè)風(fēng)扇串聯(lián)使用，能夠顯著(zhù)改善系統曲線(xiàn)和組合風(fēng)扇曲線(xiàn)之間的余量，如果可以接受比單風(fēng)扇方案增加一倍的部件數量和空間要求，或者需要多余元件，這也許是可行的解決方案。然而，更好的解決方案可能是尋找具有更適用于該應用場(chǎng)景的特性曲線(xiàn)的其他風(fēng)扇。

推、拉或兩者兼而有之？

可將空氣增流器安裝在系統的進(jìn)氣或排氣側，或兩者均安裝。與大多數此類(lèi)設計方案一樣，每種各有利弊。

圖4：風(fēng)扇將空氣推入外殼

(+)風(fēng)扇在較冷空氣中運行，延長(cháng)使用壽命

(-)風(fēng)扇靠近過(guò)濾器，會(huì )降低過(guò)濾器的效能和流動(dòng)效率

(-)應用外殼內氣流不均

圖5. 風(fēng)扇將空氣抽出外殼

(+)由于增加了風(fēng)扇與過(guò)濾器的距離，優(yōu)化過(guò)濾效果及經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的流量

(+)便于根據排風(fēng)溫度進(jìn)行閉環(huán)溫度控制。

(+)外殼內氣流更均勻

(-)風(fēng)扇在較暖環(huán)境下運行：風(fēng)扇壽命縮短

圖6. 兩個(gè)風(fēng)扇，一推一拉

(+)冗余度：如果一個(gè)風(fēng)扇發(fā)生故障，氣流不會(huì )停止

(+)在保持降溫效果的同時(shí)，能夠降低風(fēng)扇速度（對風(fēng)扇壽命有利）

(-)價(jià)格及所需空間比單個(gè)風(fēng)扇高出一倍