風量與壓力曲線分析

空氣增流器及其移動空氣所通過的系統均可展現靜壓與氣流的特性曲線。其概念與電阻相似；當流經電阻的電流增加時，電阻的壓降也隨之增加。同樣，當通過系統的風量增加時，系統的壓降也會增加。

許多風扇曲線經常出現的特征是靠近繪圖中間的平坦、水平或正斜區域，通常稱為曲線中的“拐點”。它對應于氣流從風扇葉片脫離而非在葉片周圍平穩流動的操作區域。這種脫離會導致噪聲水平增加，并且由于該區域的微小壓力變化會導致風量出現巨大變化，因此系統的實際操作點可能既難預測又不穩定，會造成磨損加劇、機械振動和其他不良影響。鑒于這些原因，大多數風扇的操作范圍是曲線拐點的右側（自由流動）。

圖1. 風扇曲線樣例（配有注釋）

系統曲線和多風扇

在電子應用中，系統的壓力P 和通過系統的風量Q 之間的關系往往是P=xQy 的形式，其中x 和y 是風扇迫使空氣通過的系統特征“常數”，指數y 的值通常在1和2之間，通常接近2。對于風扇和空氣移動所通過系統的任何給定組合，操作點為系統和風扇曲線相交處——在這種流速下，風扇產生的靜壓與通過所裝系統的風量所需的壓力達到平衡。

風扇及系統曲線的非線性特性可能會產生不太直觀的影響。圖2包含假設的系統曲線、圖1所用的同一風扇曲線示例以及兩個相同風扇串聯、兩個相同風扇并聯和相同單個風扇以80%速度運行的曲線，每個場景的操作點均已圈出。人們可能認為情況應該會大致成比例——使用兩個風扇會帶來大約兩倍的風量，或者降低風扇速度會按比例減少風量。雖然此處已證明，將單個風扇的速度調低20%會導致風量大致成比例減少，但如圖3所示，將所用風扇的數量增加一倍，預計只會增加10%到17%的風量。

圖2. 假設的系統曲線以及單個風扇、降速版單個風扇、串聯和平聯配置雙風扇的曲線。

圖 3. 在降低風扇速度和使用多個風扇的情況下，通過假設系統的風量預期變化。

這一結果是由于所用風扇的曲線中存在寬而平的拐點區域，加上系統壓力曲線上升相對較快，并且已接近單風扇情況下的拐點。雖然在此處使用單個風扇是可行的，但系統中幾乎沒有變化（如過濾器負荷）。并聯使用多個風扇只是將整個風扇曲線向右延伸，讓風扇曲線中的拐點穿過系統曲線；這并非出色的設計方案。將兩個風扇串聯使用，能夠顯著改善系統曲線和組合風扇曲線之間的余量，如果可以接受比單風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景的特性曲線的其他風扇。

推、拉或兩者兼而有之？

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

圖4：風扇將空氣推入外殼

(+)風扇在較冷空氣中運行，延長使用壽命

(-)風扇靠近過濾器，會降低過濾器的效能和流動效率

(-)應用外殼內氣流不均

圖5. 風扇將空氣抽出外殼

(+)由于增加了風扇與過濾器的距離，優化過濾效果及經過過濾器的流量

(+)便于根據排風溫度進行閉環溫度控制。

(+)外殼內氣流更均勻

(-)風扇在較暖環境下運行：風扇壽命縮短

圖6. 兩個風扇，一推一拉

(+)冗余度：如果一個風扇發生故障，氣流不會停止

(+)在保持降溫效果的同時，能夠降低風扇速度（對風扇壽命有利）

(-)價格及所需空間比單個風扇高出一倍