На мой взгляд, если удалить транзистор из схемы, вентиль будет вращаться, т.к. цепь замкнута через диод на землю и на разъем приходит 12в, но при этом не будут регулироваться обороты.

6В на кулере означают его вращение на меньшей скорости. Это нормально, хотя я бы вернул старый стабилитрон.
При подключенном транзисторе надо проверить то же самое - напряжение на вентиляторе должно увеличиваться при повышении температуры.

Хотелось бы понизить обороты вентиля в режиме без нагрузки, так понимаю, нужно подбирать напряжение стабилитрона?

на черном увеличение оборотов сопровождается падением напряжения с 5,5в со старта до 3,3в (уровень 3,3в на черном пине соответствует близким к максимальным оборотам вентиля). Стабилитрон при этом стоит 5в, штатный был 3,3в.
Схема заработала, но вопрос с некомфортной акустикой работы кулера остался, все еще слишком высокие обороты в простое, отсюда и шумность. Хотелось бы понизить обороты вентиля в режиме без нагрузки, так понимаю, нужно подбирать напряжение стабилитрона? Попробовать 6-7в поставить, как полагаете?

Можно поиграться с номиналом резистора в цепи стабилитрона. Его увеличение приведет к уменьшению падения напряжения на моторе и соответственно к уменьшению частоты вращения. Главное, чтобы мотору хватало энергии на запуск. От емкости конденсатора зависит длительность "пинка" на страгивание.

Я такую проблему решал установкой малошумящего вентилятора, например Strong Quiet от Pano-Mounts. Если у вашего вентилятора не подшипник, а втулка, то со временем даже при 6В питания он перестанет вращаться (а вы хотите еще уменьшить), для БП это плохо. У вас на максимуме напряжение на вентиляторе получается меньше 9В - если блок не нагружен, возможно, воздушного потока хватит, но это не факт. Полные обороты вы можете посмотреть, замкнув черный провод на землю, разница должна быть ощутима.

о каком диапазоне значений может идти речь на замену?

До какой температуры вы нагревали терморезистор?

В 2-4 раза увеличить.

Нагревал радиатор в районе терморезистора термофеном

Вы "слушаете" блок в собранном виде? Если да, то может быть такая ситуация с блоком у которого стенка является вырубленной решеткой, что поставьте вы хоть самый тихий вентилятор в мире из золота и бриллиантов, а гудеть оно будет по прежнему. Потому что звуковые волны создает проходящий сквозь решетку воздушный поток. Встречалось такое. И вентиляторы менял, и обороты крутил, а оно как выло в собранном виде, так и продолжало выть. Это случайно не ваш случай?

Хотя уже интересно, должна же как-то надежно регулироваться подача напряжения на вентиль в простое..

вентиль именно завывает высоким тоном, как вы отмечаете. Но слушаю я это все в разобранном виде

Экспериментировал с резисторами 40 и 100Ом в цепи стабилитрона - вообще без изменений.