Оценка количества пыли в ПК и РЭА

Некоторое время назад ко мне обратился с вопросами по пылезащите ПК Александр Киклевич. Он задал вопрос, как посчитать количество пыли оседающее в корпусе ПК.
Попробую здесь рассказать об оценочных расчетах по количеству пыли остающейся в корпусах ПК и РЭА.

 

 

Количество пыли остающейся в корпусе ПК или РЭА при работе системы вентиляции зависит от множества физических параметров воздушного потока, содержания пыли в воздухе, наличия и коэффициента фильтрации воздушных фильтров, да и самой конструкцией корпуса ПК или РЭА.

Это достаточно трудно учитываемые переменные, поэтому и расчет может быть только ориентировочный (его точность может быть менее 50%, в зависимости от опыта человека ведущего расчет). В последующем, после выполнения опытов и замеров может быть выполнен более точный расчет для конкретных условий и конструкции корпуса.

К конструкции корпуса относятся такие параметры как: его размеры, заполнение корпуса узлами, количество и расположение вентиляторов, ....

К условиям работы ПК и РЭА относятся: концентрация пыли в помещениях, ее состав, ....

 

Тем более сложно пересчитать ее в вес.

Последнее скорее можно сделать практическим взвешиванием для каждого конкретного случая (помещения, времени года, ....) или при наличии данных по весовому количеству пыли в воздухе.

В общем виде количество пыли остающегося в корпусе ПК или РЭА определяется объемом воздуха проходящего через корпус и ее концентрации в воздухе помещения.

Поэтому их количество можно оценить по формуле:

 

М = k₁ x AF x C_n      [частиц/за расчетный период]        [1]

 

Здесь: k₁ - коэффициент задержания пыли корпусом (обычно в диапазоне от 0,3 до 0,95), AF - суммарный расход воздуха в корпусе за расчетный период (м³/час, сутки, месяц, год), C_n - сумма концентрация пыли по каждому размеру.

 

Расчет массы накопленной пыли

При практических расчетах нас интересует не долевое (по размерам) по количеству частиц в метре кубическом воздуха, а весовое содержание пыли в воздухе, в этом случае получим:

 

М = k₁ x AF x C_n      [г/за расчетный период]            [2]

 

Здесь: k₁- коэффициент задержания пыли корпусом (обычно в диапазоне от 0,3 до 0,95), AF - суммарный расход воздуха в корпусе за расчетный период (м³/час, сутки, месяц, год), C_n - концентрация пыли по каждому размеру или их сумма.

 

Расчет массы накопленной пыли

при применении противопылевого фильтра на входном отверстии корпуса ПК или РЭА

При применении фильтрующих воздух устройств появляется коэффициент k₂ - характеризующий его эффективность (долю прошедшую через него) и формула приобретает вид

 

М = k₁x k₂ x AF x C_n      [г/за расчетный период]        [3]

 

Здесь: k₁- коэффициент задержания пыли корпусом (для стандартных корпусов ПК диапазоне от 0,9 до 0,95, а в корпусах с низким аэродинамическим сопротивлением от 0,3 до 0,5), AF - суммарный расход воздуха в корпусе за расчетный период (час, сутки, месяц, год), C_n - весовая концентрация пыли мг/м³. k₂ - коэффициент степени очистки воздуха от пыли для фильтрующего материала, которая определяется по формуле:

k2 = (100% - A_M %)/100

 А_М - средняя эффективность по весу (см. таб. 1). В случае отсутствия фильтра k₂ = 1.

При этом мы должны помнить, что масса пыли М - является суммой пыли оседающей в корпусе ПК (РЭА) и пыли перехваченной фильтром.

Например применяемые для воздушных фильтров фильтрующий материал "полиэстер" в котором используются полиэфирные волокна имеет следующие характеристики:

 

Таблица 1. Технические характеристики волокнистых фильтрующих материалов

 

В отличии от волокнистых материалов из полиэстера для швейной промышленности - "синтепон", материалы приведенные в таблице 1 имеют прогрессивную структуру упаковки волокон. Это материал различной плотности по толщине, причем плотность материала на стороне выхода воздуха наибольшая. Кроме того, приведенный в таб.1  фильтрующий материал имеет повышенную прочность термической сварки волокон.

Для пылевых фильтров корпусов ПК можно рекомендовать применение фильтрующего материала для класса очистки G3 толщиной 10 мм. Он имеет эффективность всего на 4,7% ниже 5 мм фильтрующего материала  класса G2, при вдвое меньшем значении начального сопротивления. При применении малонапорных осевых вентиляторов в системе вентиляции корпусов ПК и РЭА именно начальное сопротивление является главным фактором влияющим на выбор фильтра.

 

Пример расчета

Расчет выполним для компьютера имеющего фильтр на входном воздухозаборном отверстии.

При наших точностях расчета даже два знака после запятой - много, но оставим именно два знака.

Фильтр из фильтрующего материала класса G3 имеющего толщину 10 мм имеет эффективность по весу 71,2%, исходя из

k2 = (100% - A_M %)/100

получаем k2 = 0,28 (коэффициент степени очистки воздуха от пыли).

k₁- коэффициент задержания пыли корпусом для стандартного корпуса ПК принимаем k1 = 0,95

C_n - весовая концентрация пыли мг/м³, для бытового помещения насыщенного мягкой мебелью, имеющего ковровое покрытие пола, тканевые шторы Cn принимаем равным 0,05 мг/м³  или Cn = 50х10^-6 г/м³. Данно значение существенно влияет на продолжительность периода между чистками.

AF - суммарный расход воздуха в корпусе имеющем 2 малошумных вытяжных вентилятора типа Coolink SWiF2-1201, каждый с расходом 94,2 м3/час и в сумме AF = 188,4 м³/час.

Современный стандартный корпус может содержать именно 3 таких или подобных вентиляторов: 2 корпусных вытяжных вентилятора и один вытяжной вентилятор блока питания.

Имея:

k1 = 0,95,

k2 = 0,28,

AF = 188 м³/час,

Cn =50х10^-6 г/м³

 

и подставив эти значения в формулу 3, получим:

 

М = k₁x k₂ x AF x C_n = 0,95 х 0,28 х 188 м³/час х 50х10^-6 г/м³ = 2,5х10^-3 [г/час]

или

М= 0,06 г/сутки,

или

М = 21г/год

 

Стоит обратить внимание, что без применения воздушного фильтра количество пыли в корпусе ПК будет в 3,5 раза больше.

 

Примерное распределение пыли между фильтрующим элементом и корпусом ПК или РЭА (для Cn =50х10^-6 г/м³).

Подготовил А.Сорокин,

2013 г.