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一套典型的水冷散热系统具有以下部件:水冷块、循环液、水泵、管道和水箱或换热器。水冷块是一个内部留有水道的金属块,由铜或铝制成,与CPU接触并将吸收CPU的热量。循环液由水泵的作用在循环的管路中流动,如果液体是水,就是我们俗称的水冷系统。吸收了CPU热量的液体就会从CPU上的水冷块中流走,而新的低温的循环液将继续吸收CPU的热量。水管连接水泵、水冷块和水箱,其作用是让循环液在一个密闭的通道中循环流动而不外漏,让液冷散热系统正常工作。水箱用来存储循环液,换热器就是一个类似散热片的装置,循环液将热量传递给具有大表面积的散热片,散热片上的风扇则将流入空气的热量带走。
由于水的比热容超大,因此能够吸收大量的热量而保持温度不会明显的变化,水冷系统中CPU的温度能够得到好的控制,突发的操作都不会引起CPU内部温度瞬间大幅度的变化,由于换热器的表面积很大,所以只需要低转速的风扇对其进行散热就能起到不错的效果,因此水冷大多搭配转速较低的风扇,此外,水泵的工作噪声一般也不会很明显,这样整体的散热系统与风冷系统相比就非常的安静了。
水冷这种昂贵而复杂的散热方式对于PC来说是强的可操作型散热器(液氮等制冷方式无法付诸于实际使用),具有探索精神的超频玩家几年前就已经开始使用它创造超频极限纪录,产品本身也从早期的自制型转变到由厂商设计定型批量生产,并且进入零售渠道销售。随着生产规模的扩大以及设计制造经验的逐渐积累,目前我们已经能购买到相当便宜的水冷散热器,它们的身价已经不再会是想当初那样甚至超过用户CPU和主板价格总和,并且除了价格方面的诱惑力之外,新的水冷散热产品的人性化设计也有长足的进步,种种原因促成了如今水冷散热器能够进入普通DIY玩家机箱内的态势。
冷却液由水、防冻剂、添加剂三部分组成,按防冻剂成分不同可分为酒精型、甘油型、乙二醇型等类型的冷却液。酒精型冷却液是用乙醇(俗称酒精)作防冻剂,价格便宜,流动性好,配制工艺简单,但沸点较低、易蒸发损失、冰点易升高、易燃等,现已逐渐被淘汰;甘油型冷却液沸点高、挥发性小、不易着火、、腐蚀性小,但降低冰点效果不佳、成本高、价格昂贵,用户难以接受,只有少数北欧国家仍在使用;乙二醇型冷却液是用乙二醇作防冻剂,并添加少量抗泡沫、防腐蚀等综合添加剂配制而成。由于乙二醇易溶于水,可以任意配成各种冰点的冷却液,其低冰点可达-68℃,这种冷却液具有沸点高、泡沫倾向低、粘温性能好、防腐和防垢等特点,是一种较为理想的冷却液,目前国内外发动机所使用的和市场上所出售的冷却液几乎都是这种乙二醇型冷却液。压缩机冷媒有时也被称为冷却液。
为了防止汽车在冬季停车后,冷却液结冰而造成水箱、发动机缸体胀裂,要求冷却液的冰点应低于该地区低温度10℃左右,以备天气突变。
冷却系统中散热器、水泵、缸体及缸盖、分水管等部件是由钢、铸铁、黄铜、紫铜、铝、焊焊锡等金属组成,由于不同的金属的电极电位不同,在电解质的作用下容易发生电化学腐蚀;同时冷却液中的二元醇类物质分解后形成的酸性产物、燃料燃烧后行的酸性废气也可能渗透到冷却系统中,促进冷却系统腐蚀。冷却系统腐蚀会使散热器水箱的下水室、喷油嘴隔套、冷却管道、接头以及水箱排管发生故障,同时腐蚀产物堵塞管道,引起发动机过热甚至瘫痪;若腐蚀穿孔,冷却液渗入燃烧室或曲轴箱会产生严重的破坏,因为当冷却液或水与体贴油混合时,产生油污和胶质,削弱润滑,使得阀、液压阀推杆和活塞环黏结。因而冷却液中都加入一定量的防腐蚀添加剂,防止冷却系统产生腐蚀。 [1]
符合国家标准的冷却液,沸点通常都是超过105℃,比起水的沸点100℃,冷却液能耐受更高的温度而不沸腾(开锅),在一定程度上满足了高负荷发动机的散热冷却需要。
酒精型冷却液是用乙醇作防冻剂,价格便宜,流动性好,配制工艺简单,但沸点较低、易挥发损失、冰点易升高、易燃等,现已逐渐被淘汰。
汽车发动机冷却液主要由水、乙二醇和添加剂组成,而添加剂以腐蚀抑制剂为主。添加剂的主要作用是防腐,同时兼有防垢和抗泡作用。目前,汽车发动机冷却液的基础液主要是乙二醇,不同冷却液配方的差异在于采用了不同的腐蚀抑制体系。在水和乙二醇作为基液的前提条件下,冷却液配方研究的关键技术是腐蚀抑制剂的选择与复配。通常根据腐蚀抑制剂的组成,将冷却液分为无机盐型和有机酸型,其中,无机盐型又分磷酸盐型、胺型、硅酸盐型。
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