汽车液冷散热器-散热冷却液

水冷散热器就是用冷却液作为导热介质的散热器，这个里面是冷却液不是水，也不能添加水。全封闭的水冷散热器不需要添加冷却液。

拓展延伸：

1. CPU水冷散热器是指使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等优点。 水冷散热器的散热性能与其中散热液(水或其他液体)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关。

2. 而且水的热容量大,这就使得水冷制冷系统有着很好的热负载能力。相当于风冷系统的5倍,导致的直接好处就是CPU工作温度曲线非常平缓。比如，使用风冷散热器的系统在运行CPU负载较大的程序时会在短时间内出现温度热尖峰，或有可能超出CPU警戒温度，而水冷散热系统则由于热容量大，热波动相对要小得多。

3. 水冷使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。水冷散热器的散热性能与其中散热液(水或其他液体)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关。而且水的热容量大,这就使得水冷制冷系统有着很好的热负载能力。

不同浓度乙二醇冷却液对散热性能影响的研究

可以。根据查询中关村在线得知，尼绅48w液冷散热器直接由电脑USB口供电，标准电流5伏0.5安，现在的充电宝普遍高于这个电流，可以用。充电宝是指可以直接给移动设备充电且自身具有储电单元的装置。

液冷散热是什么意思？

随着电力电子技术的迅速发展，电力半导体器件的高密度、高集成、大功率和小型化的发展已是不可逆转的趋势，这些都使芯片的热流密度迅速上升，传统的风冷散热难以满足要求。液冷散热采用高比热容的冷却液，具有散热功率大、均匀性好、结构紧凑等优势，在大功率电力半导体器件散热中被广泛采用。冷却液主要采用乙二醇-水溶液，本文将主要介绍不同浓度的乙二醇水溶液的散热性能。

乙二醇水溶液简介

水作为一种常见而优秀的载冷液，因其低廉的成本和出色的换热性能，在液冷散热中得到了广泛应用。虽然水的物理特性都很优秀，但其冰点为0℃使得其不具备在低温环境下工作。为解决这一问题，在水溶液中添加乙二醇可以降低溶液的冰点。乙二醇（ethylene glycol）又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”，简称EG。化学式为(CH2OH)2，是最简单的二元醇。随着乙二醇浓度增加，水溶液冰点不断降低，最低可达零下48℃，使得液冷散热器内的冷却液不易结冰。

在水中掺入了乙二醇，冷却液的物性参数产生了变化，尤其动力粘度的改变，对散热性能的影响较大。

图2 液冷散热器实物图

1液冷散热器散热性能分析

流体流过固体表面时，流体与固体间的热量交换称为对流传热，是液冷散热器主要的换热形式。对流换热由牛顿冷却公式计算。

（1）

式中：

q—热功率，W；

h—对流换热系数，W/(m2·K)；

S—散热面积，m2；

?t—温差，K。

流体的物性参数会影响冷媒在管内运动过程中的运动状态，继而影响换热效果。液冷散热器中的流动过程通常为无相变的强制对流传热，流体的密度ρ，动力粘度μ，导热系数λ和定压比热容cp都会影响流体的传热能力。

h=f(ρ,μ,ν，ι,λ,cp) （2）

式中：

ρ——密度，kg/m3；

μ——动力粘度，Pa·s；

ν——速度，m/s；

ι——特征长度，m；

λ——导热系数，W/（m·K）；

cp——定压比热容，J/（kg·K）。

2对流换热系数计算

为了计算管内冷媒流动时的对流换热系数h，下面引入努塞尔（Nusselt）数。努塞尔数用于衡量对流换热强烈程度。

（3）

由努塞尔数可得对流换热系数求解：

（4）

因此，只需要求得努塞尔数即可计算出管内的对流换热系数。在液冷散热器工作时，管内通常为强制对流传热形式，因此，选用Dittus-Boelter公式。

（5）

式中：

Re——雷诺数；

Pr——普朗特数；

n——流体被加热时，n=0.4；流体被冷却时，n=0.3。

为了求解式5，需要求解引入的雷诺（Reynolds）数和普朗特（Prandtl）数。雷诺数反映流体流动情况；普朗特数反映流体物理性质对对流传热过程的影响。

（6）

（7）

由式3、4、5、6可得总换热系数如下式

（8）

从式8可得以下结论：流速越大，换热系数越大；动力粘度越大，换热系数越小。

冷却液以4m/s的速度流入直径为6mm流道的液冷散热中，分别计算表1中4种不同乙二醇浓度冷却液的对流换热系数。计算结果如表2所示。

表2不同浓度乙二醇和水的对流换热系数

3试验测试

在散热功率、流速、进口温度、液冷散热器都相同的情况下，通过改变冷却液中乙二醇的浓度，通过试验测试，可以得到不同的液冷散热器的最高温度和温升情况。

图3 不同乙二醇浓度冷却液的散热性能测试

表3不同浓度乙二醇-水溶液散热性能测试

结论

随着乙二醇水溶液浓度的提升，动力粘度不断增加，冷却液的对流换热能力依次降低，散热器温升逐渐提高。因此在实际的使用中，比如南方地区等环境温度较高情况下，对冷却液的冰点要求较低时，可以采用乙二醇浓度较低的冷却液，有利于提升散热性能，降低散热器温升，同时减少昂贵乙二醇的使用，可以有效降低冷却液的成本。

所谓的液冷散热是指使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的技术。目前液冷技术主要有三种部署方式，分别是浸没、冷板、喷淋三类方式。

一、浸没式液冷散热：

将发热元件直接浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。浸没式液冷是典型的直接接触型液冷。由于发热元件与冷却液直接接触，散热效率更高，噪音更低，可解决防高热谜底。浸没式液冷分为两相液冷和单相液冷，散热方式可以采用干冷器和冷却塔等形式。

两相液冷散热

冷却液在循环散热中发生相变。两相液冷传热效率更高，但控制相对复杂。相变过程中压力会发生变化，对容器要求高，使用过程中冷却液易受污染。

2.单相液冷散热

冷却液在循环散热过程中始终维持液态，不发生相变，故要求冷却液的沸点较高，这样冷却液挥发流失控制相对简单，与IT设备的元器件兼容性比较好，但相比两相液冷，其效率较低。根据实际应用场景，可采用干冷器或冷却塔散热。

二、冷板式液冷散热：

将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上，依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热目的。冷板液冷解决了服务器里发热量大的器件的散热，其他散热器件还得依靠风冷。所以采用冷板式液冷的服务器也称为气液双通道服务器。冷板的液体不接触被冷却器件，中间采用导热板传热，安全性高。

三、喷淋式液冷散热：

在机箱顶部储液和开孔，根据发热体位置和发热量大小不同，让冷却液对发热体进行喷淋，达到设备冷却的目的。喷淋的液体和被冷却器件直接接触，冷却效率高；但液体在喷淋的过程中遇到高温物体会有飘逸和蒸发现象，雾滴和气体沿机箱孔洞缝隙散发到机箱外面，造成机房环境清洁度下降或对其他设备造成影响。