液体冷却的最佳传热流体

冷却系统常用液体简介

一旦你决定液体冷却是解决办法，你知道用什么换热流体吗?在为您的应用选择液体冷却技术时，最重要的因素之一是传热流体与冷却组件的湿表面的兼容性(如液体冷却板或热交换器)或系统和您的应用程序。传热流体的相容性是确保系统长期可靠性的关键。对传热流体的一些其他要求可能包括高导热率和比热，低粘度，低凝固点，高闪点，低腐蚀，低毒性和热稳定性1。基于这些标准，目前液体冷却应用中最常用的冷却剂是:

• 水
• 去离子水
• 抑制乙二醇和水的溶液
• 介质的液体

通过选择兼容的传热流体和湿润材料，可以将腐蚀风险降到最低，并优化热性能。铜与水和乙二醇/水溶液兼容，铝与乙二醇/水溶液、介电液和油兼容。然而，当使用去离子水或其他腐蚀性液体时，通常建议使用不锈钢，因为它比其他金属更耐腐蚀。(见表1)。大多数冷却系统与水或乙二醇/水溶液兼容，但需要与去离子水或介电流体(如聚阿尔法烯烃(PAO))兼容的特殊管道。

表1

材料和流体兼容性	水	乙二醇	去离子水	介电流体(氟惰性，PAO)
铜	X	X		X
铝		X		X
不锈钢	X	X	X	X

水

水是液体冷却应用的最佳选择之一，因为它的高热容和导热性。它也兼容铜，这是一个最好的传热材料使用您的流体路径。用于液体冷却的水来自不同的来源。例如，自来水来自公共的水处理设施或井。使用设施或自来水的好处是它很容易获得和便宜。需要注意的是，设施用水或自来水很可能未经处理，因此很可能含有杂质。这些杂质可能会导致液体冷却回路中的腐蚀和/或堵塞流体通道。因此，建议使用优质的水，以减少腐蚀和优化热性能。

水对金属的腐蚀能力因其化学成分的不同而有很大差异。例如，氯在自来水中很常见，具有腐蚀性。如果设备或自来水的氯化物含量超过25ppm，则不应用于液体冷却循环。水中的钙和镁含量也需要考虑，因为钙和镁会在金属表面形成水垢，降低部件的热性能。(见表2)。

表2

优质水质的最低要求2
矿物	建议限制
钙	< 50 ppm
镁	< 50 ppm
总硬度	< 100ppm(5粒)
氯	< 25 ppm
硫酸	< 25 ppm

如果你确定你的自来水或自来水含有大量的矿物质、盐或其他杂质，你可以过滤水或选择购买过滤水或去离子水。如果您的设施或自来水是相对纯净的，并满足建议的限度，通常仍然建议您添加一个缓蚀剂额外的保护。磷酸盐是不锈钢和大多数铝部件的有效缓蚀剂。它对控制pH值也很有效。然而，磷酸盐的一个缺点是它在硬水中与钙一起沉淀。对于铜和黄铜，甲苯三唑是一种常见的高效缓蚀剂。对于铝，有机酸如2-乙基己酸或癸二酸提供保护。

去离子水

去离子水是去除了离子的水，包括钠、钙、铁、铜、氯和溴。去离子过程去除有害的矿物质，盐和其他杂质，可能导致腐蚀或水垢形成。与自来水和大多数流体相比，去离子水具有很高的电阻率。去离子水是一种优良的绝缘体，这就是为什么它被用于制造必须电隔离的电子元件。然而，随着水的电阻率的增加，它的腐蚀性也会增加。去离子水的pH值约为7.0，但暴露在空气中时很快就会变成酸性。空气中的二氧化碳会溶解在水中，引入离子，使酸性pH值约为5.0。当使用几乎纯净的水时，必须使用缓蚀剂。当在循环冷水机组中使用去离子水时，需要特殊的高纯度管道。配件应镀镍，蒸发器应焊镍。 When using deionized water in冷却板或热交换器，建议使用不锈钢管。

抑制乙二醇和水的溶液

这两种乙二醇最常用于液体冷却应用于乙二醇和水(EGW)和丙二醇和水(PGW)溶液。乙二醇具有理想的热性能，包括高沸点，低冰点，在广泛的温度范围内的稳定性，以及高比热和热导率。它还具有较低的粘度，因此减少了泵送需求。虽然EGW比PGW具有更理想的物理性能，但PGW被用于可能存在毒性的应用中。PGW一般被认为在食品或食品加工应用中使用是安全的，也可以在封闭的空间中使用^3.。

尽管EGW的导热系数没有水那么高，但它可以提供防冻保护，在使用或运输过程中是有益的。事实上，乙二醇是用于汽车防冻剂的化学物质。然而,汽车乙二醇不应该用于冷却系统或热交换器，因为它含有硅酸盐基除锈抑制剂。这些抑制剂会凝结和污染热交换器表面，降低其效率。硅酸盐也被证明显著降低寿命泵密封。虽然错误的抑制剂会导致重大问题，但正确的抑制剂可以防止腐蚀，并显著延长寿命液体冷却循环。抑制乙二醇可以从诸如达纳琳、霍顿化学公司或陶氏化学公司购买，强烈推荐使用非抑制乙二醇。乐动游戏厅

随着溶液中乙二醇浓度的增加，传热流体的热性能降低。最好使用尽可能低浓度的抑制乙二醇，以满足您的腐蚀和冻结保护需要。陶氏化学建议最低浓度为25-30% EGW⁴。在这个最低浓度下，乙二醇还可用作杀菌剂和杀菌剂。与单独使用水相比，30%乙二醇溶液的再循环制冷机的热性能只会下降3%，但在-15°C(5°F)时可以提供防腐和防冻保护。

乙二醇溶液中所用水的质量也很重要。水应该达到或超过表2规定的限度，即使你使用的是抑制乙二醇。水中的离子会使缓蚀剂从溶液中脱落，导致污垢和腐蚀。

电介质

虽然食品行业可能更倾向于选择PGW而不是EGW来进行传热，电力电子、激光和半导体行业乐动棋牌游戏官网可能更倾向于选择介质流体而不是水。介电流体是不导电的，因此在处理敏感电子元件时比水更受欢迎。全氟碳，如3M的介电流体Fluorinert™，是不易燃、不爆炸的，在广泛的工作温度范围内具有热稳定性。虽然去离子水也不导电，但氟惰性™的腐蚀性比去离子水小，因此在某些应用中可能是更好的选择。然而，水的热导率约为0.59 W/m°C (0.341 BTU/hr ft°F)，而氟惰性™FC-77的热导率仅为0.063 W/m°C (0.036 BTU/hr ft°F)。⁵惰性氟也比去离子水贵得多。

PAO是一种合成烃，经常用于军事和航空航天介电特性和广泛的工作温度范围。例如，今天喷气式战斗机上的火控雷达使用PAO进行液体冷却。为了测试将PAO作为传热流体的冷板和热交换器，也可以使用PAO兼容的再循环冷却器。PAO的导热系数为0.14 W/m°C (0.081 BTU/hr ft°F)。因此，尽管介电流体为电子产品提供了低风险的液体冷却，但它们的导热系数通常比水和大多数水基解决方案低得多。

水、去离子水、乙二醇/水溶液和介电流体(如氟碳化合物和PAO)是高性能液冷应用中最常用的传热流体。重要的是要选择与您的流体路径兼容的传热流体，提供腐蚀保护或最小的腐蚀风险，并满足您的应用程序的特定要求。用正确的化学方法，你的传热流体可以为你的液体冷却循环提供非常有效的冷却。有关液体冷却技术和系统中使用的适当工作流体的更多信息，请联系阿维德，博伊德公司热能部乐动体育网站1.0。

¹Mohapatra, Satish C.，“电子冷却用液体冷却剂概述”，电子冷却，2006年5月，第22页。

²陶氏化学公司，《在传热流体解决方案乐动游戏厅中使用优质水的重要性》，www.Dow.com，表格编号180-01396- 1099qrp, 1999年10月。

^3.陶氏化学公司，“如何选择正确的传热乐动游戏厅流体”，过程加热，2008年1月，Troy, MI，第52页。

⁴陶氏化学公司，“DOWTHERM 乐动游戏厅SR-1和DOWTHERM 4000抑制乙二醇基传热流体工程和操作指南”，www.Dow.com， AMS表格第180-1190-0901号，2001年9月，第6页

⁵3M，“3M Fluorinert™Electronic Liquid FC-77”，www.3M.com， 2000年5月，第1页。