問：風(fēng)扇及系統(tǒng)曲線

讀取風(fēng)扇曲線

空氣增流器及其移動(dòng)空氣所通過的系統(tǒng)均可展現(xiàn)靜壓與氣流的特性曲線。其概念與電阻相似；當(dāng)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(dāng)通過系統(tǒng)的風(fēng)量增加時(shí)，系統(tǒng)的壓降也會(huì)增加。

然而，與大多數(shù)電阻不同的是，對空氣增流器及其移動(dòng)空氣所通過的系統(tǒng)而言，壓力和風(fēng)量之間往往存在明顯的非線性關(guān)系。例如，圖1為風(fēng)扇樣例（FFB0912SHE ）的特性曲線，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(shù)數(shù)據(jù)中。請注意，壓力或風(fēng)量在對方為零時(shí)達(dá)到最大值；所列的風(fēng)扇壓力和風(fēng)量數(shù)值表示設(shè)備運(yùn)行曲線的兩種極端情形，不會(huì)同時(shí)適用。

許多風(fēng)扇曲線經(jīng)常出現(xiàn)的特征是靠近繪圖中間的平坦、水平或正斜區(qū)域，通常稱為曲線中的“拐點(diǎn)”。它對應(yīng)于氣流從風(fēng)扇葉片脫離而非在葉片周圍平穩(wěn)流動(dòng)的操作區(qū)域。這種脫離會(huì)導(dǎo)致噪聲水平增加，并且由于該區(qū)域的微小壓力變化會(huì)導(dǎo)致風(fēng)量出現(xiàn)巨大變化，因此系統(tǒng)的實(shí)際操作點(diǎn)可能既難預(yù)測又不穩(wěn)定，會(huì)造成磨損加劇、機(jī)械振動(dòng)和其他不良影響。鑒于這些原因，大多數(shù)風(fēng)扇的首選操作范圍是曲線拐點(diǎn)的右側(cè)（自由流動(dòng)）。

圖1. 風(fēng)扇曲線樣例（配有注釋）

系統(tǒng)曲線和多風(fēng)扇

在電子應(yīng)用中，系統(tǒng)的壓力P 和通過系統(tǒng)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)扇迫使空氣通過的系統(tǒng)特征“常數(shù)”，指數(shù)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)所通過系統(tǒng)的任何給定組合，操作點(diǎn)為系統(tǒng)和風(fēng)扇曲線相交處——在這一流速下，風(fēng)扇產(chǎn)生的靜壓與通過所裝系統(tǒng)的風(fēng)量所需的壓力達(dá)到平衡。

風(fēng)扇及系統(tǒng)曲線的非線性特性可能會(huì)產(chǎn)生不太直觀的影響。圖2包含假設(shè)的系統(tǒng)曲線、圖1所用的同一風(fēng)扇曲線示例以及兩個(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(yùn)行的曲線，每個(gè)場景的操作點(diǎn)均已圈出。人們可能認(rèn)為情況應(yīng)該會(huì)大致成比例——使用兩個(gè)風(fēng)扇會(huì)帶來大約兩倍的風(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(diào)低20%會(huì)導(dǎo)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(shù)量增加一倍，預(yù)計(jì)只會(huì)增加10%到17%的風(fēng)量。

圖2. 假設(shè)的系統(tǒng)曲線以及單個(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。

圖 3. 在降低風(fēng)扇速度和使用多個(gè)風(fēng)扇的情況下，通過假設(shè)系統(tǒng)的風(fēng)量預(yù)期變化。

這一結(jié)果是由于所用風(fēng)扇的曲線中存在寬而平的拐點(diǎn)區(qū)域，加上系統(tǒng)壓力曲線上升相對較快，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(tǒng)中幾乎沒有誤差或變化的余地（如過濾器負(fù)荷）。并聯(lián)使用多個(gè)風(fēng)扇只是將整個(gè)風(fēng)扇曲線向右延伸，讓風(fēng)扇曲線中的拐點(diǎn)穿過系統(tǒng)曲線；這并非出色的設(shè)計(jì)方案。將兩個(gè)風(fēng)扇串聯(lián)使用，能夠顯著改善系統(tǒng)曲線和組合風(fēng)扇曲線之間的余量，如果可以接受比單風(fēng)扇方案增加一倍的部件數(shù)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(yīng)用場景的特性曲線的其他風(fēng)扇。

推、拉或兩者兼而有之？

可將空氣增流器安裝在系統(tǒng)的進(jìn)氣或排氣側(cè)，或兩者均安裝。與大多數(shù)此類設(shè)計(jì)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(yùn)行，延長使用壽命

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

(-)應(yīng)用外殼內(nèi)氣流不均

圖5. 風(fēng)扇將空氣抽出外殼

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

(+)便于根據(jù)排風(fēng)溫度進(jìn)行閉環(huán)溫度控制。

(+)外殼內(nèi)氣流更均勻

(-)風(fēng)扇在較暖環(huán)境下運(yùn)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