Вентилятор

Воздух обладает очень плохой теплопроводностью, поэтому тепло, излучаемое радиатором, греет очень небольшое его количество, находящееся в непосредственной близости от поверхности радиатора. А это значительно снижает эффективность радиатора (T растет вместе с t: T=PR+t). Именно поэтому необходимо организовать принудительную циркуляцию воздуха и конструировать радиаторы с расчетом на то, что вентилятор будет оперативно нагнетать холодный воздух и отводить нагретый. Значит вентилятор тем эффективней, чем быстрей он нагнетает воздух, то есть чем больший объем он переносит за единицу времени. Называется эта характеристика производительностью и измеряется, как правило, в забугорных CFM - cubic feet per minute (кубических футах в минуту). 1 CFM=28 316 кубических сантиметров в минуту или 0.00047 кубометров в секунду. Производительность зависит от площади лопастей, их формы и скорости вращения измеряемой в RPM (rotations per minute - оборотах в минуту).

Еще одна технически важная характеристика вентилятора - используемый в нем подшипник. Здесь возможно три варианта:

1. Подшипник скольжения (sleeve bearing). Его конек - дешевизна. Дальше одни недостатки: дребезжание, малый срок службы, повышенное тепловыделение, неспособность функционировать при высоких температурах.

2. Два подшипника качения (two ball bearing). Здесь все наоборот: надежный, тихий, жаростойкий, но дорогой.

3. Комбинированный: один подшипник скольжения, один качения (one ball или one ball one sleeve). Этот компромиссный вариант является самым распространенным, поскольку представляет собой среднее арифметическое первых двух по всем перечисленным преимуществам и недостаткам.

Обычно производители кулеров предлагают три вариации одной и той же модели: на трех вариантах подшипников.

Для особо нежных и чувствительных личностей производители вентиляторов приводят еще одну характеристику - уровень производимого шума. Как правило, его значения лежат в диапазоне 20-50 дБ. Тихими считаются вентиляторы, шумящие менее чем на 30 дБ.

Маркировка кулеров

Чтобы определить, что же это за птица в коробке с надписью "cooler" - краткий курс технического английского языка для интерпретации обозначений:

• Fan - вентилятор,

• Heatsink или FHS- радиатор,

• Dimension - размеры,

• Rated Speed - частота вращения,

• Air Flow - производительность,

• Noise Level - уровень шума,

• Bearing Type - используемый тип подшипника,

• Life Time - время жизни (ресурс) в часах.

Холодный расчет

А теперь попробуем посчитать, кулер с какими характеристиками нужен на твой CPU. Не погружая тебя в тонкости решения уравнения теплопроводности с неоднородными начальными условиями для стержня конечных размеров, необходимая производительность вентилятора (уже в CFM) выражается так:

P1/(990*1.2*P0*R*0.00047), где

P1=S*5.7E-8*(t1^4) – количество рассеиваемого тепла телом с температурой T и площадью поверхности S (закон Стефана-Больцмана), 5.7E-8 - постоянная Стефана-Больцмана,

t1=t2+P0*R,

• t2 - температура воздуха (для ATX-корпусов - 300-305 градусов Кельвина),

• P0 - тепловыделение процессора,

• R - тепловое сопротивление радиатора

• S - площадь поверхности радиатора,

Без привлечения криволинейных интегралов площадь поверхности экструзионного радиатора приблизительно может быть вычислена так.

S=W*(45+(H-5)*(n+2)*2+(W-n-2)), где

W - ширина, H - высота (радиатора!), n - количество ребер (на радиаторах размером 80х80 их, обычно, 25).

Все данные подставляются в системе Си - м, Вт, кг, Дж, градус Кельвина (градус Цельсия +273), а ответ получаем в CFM.

Радиатор же подбирается исходя из вышеприведенной формулы теплового сопротивления R=(T-t)/P, поэтому температура процессора не фигурирует в формуле - она учтена в тепловом сопротивлении.