Во второй части цикла мы полностью доработали корпус, посчитали площади входных и выходных отверстий. Настало время посчитать: хватит ли комплектных вентиляторов, или необходимо купить новые.
Площади входных и выходных отверстий мы знаем:
общая площадь забора воздуха - 452,68 кв. см
общая площадь «выхлопа» — 285,73 кв. см;
Однако, надо принимать во внимание, что на входе присутствуют фильтры, которые ослабляют поток, наши вентиляторы работают в некомфортном режиме, следовательно, их производительность будет далека от паспортных характеристик. Корпус будет иметь наполнение — следовательно аэродинамическое сопротивление будет выше. Как бы это все учесть?
Если не упрощать, то работы по расчетам и моделированию будет over 9000, и в мои планы зависнуть на год над корпусом никак не входит, я решил немного борзануть.
Введем специальный коэффициент — так называемый «коэффициент перекрытия». Это как будто мы специально закрыли какой-то процент площади вентилятора. Возьмем «коэффициент перекрытия» равным 0,6. Т.е. 40% площади у нас закрыто.
Также, раз уж борзеем, примем, что уменьшение площади прямо пропорционально влияет на производительность вентилятора на те же 40%, конечно на самом деле это не совсем так. Но мы и так сделали много допущений, плюс еще одно — картину уже не испортит.
Далее считаем площади забора и «выхлопа» с учетом коэффициента 0.6.
Общая площадь забора воздуха с учетом перекрытия 0,6 - 271,61 кв. см
Общая площадь «выхлопа» с учетом перекрытия 0,6 - 171,44 кв. см
Поток одного вентилятора Be quiet SILENT WINGS 3 — 59,5 CFM или 1,66 куб. метров в минуту (куб. м/мин)
Общий поток 3-х вентиляторов - 178,5 CFM или 4,998 куб. м/мин
Общая производительность вентиляторов, с учетом перекрытия составит — 107,1 CFM или 2,998 куб. м/мин
Теперь надо понять, хватит ли нам этой производительности. Напомню, нам нужно отвести 700Вт тепла.
Самое время вспомнить основы вентиляции. Примеры расчета можно посмотреть по ссылке.
Надеюсь, что методика справедлива и для компьютерных корпусов тоже. Впрочем, измерения на натурном стенде все покажут.
Если кратко, то все выглядит довольно просто: воздух проходит через корпус, отводит тепло от компонентов, и тем самым нагревается. Мы знаем, сколько энергии требуется для нагрева определенного объема воздуха на 1 градус Цельсия. Остальное дело техники. Температуру в градусах, на которую нагрелся воздух, проходя через корпус, назовем температурой перегрева. По-простому «перегрев».
Формула для отвода тепла будет выглядеть вот так:
W = L * (tвых — tвх) * Pвх * C
W — отводимая мощность, Вт
L — объем проходящего воздуха, куб. м/сек
Рвх — удельный вес приточного воздуха, кг/куб. м
tвых — температура выходящего воздуха, гр. С
tвх — температура входящего воздуха, гр. С
С — теплоемкость воздуха, Дж/кг градус
Выразим объем в м3/мин:
L = (W / ((tвых — tвх) * Pвх * C))*60
Я взял вот такие значения для констант:
tвх — 25 (температура воздуха на полу в квартире в момент измерений)
tвых - 35
Рвх - 1,1839
С - 1006
W- 700
Для наших условий прокачиваемый объем воздуха должен составлять — 3,53 куб. м/мин. Требуемый объем воздуха для разных температур и мощностей можно прикинуть по графику:
Наш расчетный объем для вентиляторов составил всего 2,998 куб. м/мин, что явно меньше требуемого значения. При этом вентиляторы будут работать на полную катушку. Также, меня смущает низкое статическое давление комплектных вентиляторов. У меня есть большие сомнения в том, что они смогут хорошо прокачивать воздух в моем случае. Поэтому будем ставить более производительные вентиляторы.
Из желаемых параметров вентиляторов:
Взор пал на Be Quiet и Noctua. Оба производителя указывают подробные характеристики для вентиляторов.
Моим запросам удовлетворяли:
Noctua NF-A14 PWM — статическое давление 2,08 мм H20, производительность 140,2 куб. м/час, 1500 об/мин, длина кабеля 20см
Be Quiet SILENT WINGS 3 140mm PWM high-speed - статическое давление 2,16 мм H20, производительность 131,79 куб. м/час или 77.57CFM, 1600 об/мин, длина кабеля 50см.
Характеристики вентиляторов схожи. Noctua чуток получше. У Noctua меня смутила слишком маленькая длина кабеля. При этом есть в комплекте удлинитель. Такая схема мне не понятна. Ведь в просторном корпусе обязательно придется использовать удлинители, а это лишние соединения. Также смущал прошлый опыт общения с Noctua — когда-то была пара вентиляторов, оба издавали неприятные «щелчки» на низких оборотах, несмотря на то, что их везде нахваливали. Меня это изрядно раздражало, поэтому я их просто выкинул. Окончательно определило мой выбор наличие вентиляторов в магазинах. Нужных Noctua, на момент написания статьи, в России просто не было в нужном количестве. Тащить из-за границы мне абсолютно не упиралось, я не настолько фанат Noctua. В общем, пошел в магазин и купил 4шт Be Quiet SILENT WINGS 3 140mm PWM high-speed. По характеристикам они мне подходят.
Был вариант перекинуть вентиляторы Thermalright TY-140 из старого корпуса. Но у них статическое давление пониже — 1,5 мм H2O, и их всего 3шт, а комбинировать разные вентиляторы пока не хочется.
Прикинем, что у нас получилось:
Производительность одного вентилятора 77,58CFM или 2,17 куб. м/мин Производительность 4-х вентиляторов 310,28CFM или 8,69 куб. м/мин
Пересчитаем производительность с учетом коэффициента перекрытия 0,6. Получается 5,214 куб. м/мин, при минимально требуемых 2,998 м3/мин. Предварительно вентиляторы прокачивают нужный объем с хорошим запасом.
Хочется проверить все на «лабораторном стенде». Этим мы и займемся в следующей части.