計(jì)算機(jī)水冷背景

CPU 是中央處理器的縮寫(xiě)，微機(jī)系統(tǒng)中稱為微處理器。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，CPU 的運(yùn)算速度正快速地向前發(fā)展，其主頻和功率也不斷提高。如Intel 公司處理器 Pentium D 820的主頻為 2×2.8 GHz，如此高的主頻發(fā)出的熱量將會(huì)嚴(yán)重影響 CPU 的正常運(yùn)行。所以，CPU的正常散熱問(wèn)題逐漸成為制約其發(fā)展的瓶頸。CPU 散熱工作按照散熱方式可以分成主動(dòng)式散熱和被動(dòng)式散熱兩種。主動(dòng)式散熱就是通過(guò)散熱片將 CPU 發(fā)出的熱量自然散發(fā)到空氣中。因?yàn)槭亲匀簧l(fā)熱量，效果不是很好，其散熱的效果與散熱片大小成正比。被動(dòng)式散熱是CPU散熱的主要方式，它利用風(fēng)扇等散熱設(shè)備將散熱片上的熱量強(qiáng)制性地帶走，這種散熱方式的優(yōu)點(diǎn)是散熱效率高，設(shè)備體積小。根據(jù)散熱介質(zhì)的不同，被動(dòng)式散熱又可分為風(fēng)冷散熱、水冷散熱、半導(dǎo)體制冷散熱、熱管散熱和化學(xué)制冷散熱等。風(fēng)冷散熱器一般由散熱片和風(fēng)扇兩部分構(gòu)成，和CPU直接接觸的部分為散熱片，它負(fù)責(zé)將CPU發(fā)出的熱量引出，風(fēng)扇用來(lái)給散熱片強(qiáng)制降溫，特點(diǎn)是體積小，成本低。半導(dǎo)體制冷是利用一種特制的半導(dǎo)體制冷片在通電時(shí)產(chǎn)生溫差來(lái)制冷，它的制冷溫度低，冷面溫度可達(dá)-10℃以下，但成本高，工藝也不成熟，不夠?qū)嵱?。熱管散熱器中的熱管分別為蒸發(fā)端(加熱端)和冷凝端(散熱端)，兩端之間根據(jù)需要采取絕熱措施。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)(即兩端出現(xiàn)溫差時(shí))，毛細(xì)芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在壓差作用下流向另一端放出熱量并凝結(jié)成液體，液體再依靠毛細(xì)作用沿多孔材料流回蒸發(fā)端，由于熱管幾乎是在等溫狀態(tài)下傳遞熱量，換熱量較低。

水冷散熱技術(shù)。很多芯片都是用水冷裝置作為散熱系統(tǒng)，在使用過(guò)程中對(duì)于散熱系統(tǒng)的要求比較高，要完全杜絕漏水、斷水等情況的發(fā)生，同時(shí)該系統(tǒng)在使用過(guò)程中還會(huì)對(duì)電子系統(tǒng)產(chǎn)生一些影響，即由于水的流動(dòng)造成電子元件周?chē)姶艌?chǎng)的一些變化，可能會(huì)影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一旦漏水將對(duì)系統(tǒng)造成很大的損失 。

熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成的負(fù)壓后充入適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯（毛細(xì)多孔材料）中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段，另一端為冷凝段，根據(jù)需要還可以在兩段中間布置絕熱段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)，毛細(xì)芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成為液體，液體再沿多孔材料依靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已，熱量就由熱管的一端傳至另一端。熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量傳遞的過(guò)程中主要包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程：

(1)熱量從熱源通過(guò)熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到液汽分界面；

(2)液體在蒸發(fā)段內(nèi)的液汽分界面上蒸發(fā)；

(3)蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段；

(4)蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽液分界面上凝結(jié)；

(5)熱量從汽液分界面通過(guò)吸液芯液體和管壁傳給冷源；

(6)在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。

熱管作為傳熱元件與一般的金屬傳熱元件相比具有以下特別的特性：

(1)很高的導(dǎo)熱性 熱管內(nèi)部主要是靠工作介質(zhì)的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導(dǎo)熱能力，與最好的金屬導(dǎo)熱體銀、銅、鋁相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個(gè)數(shù)量級(jí)的熱量。

(2)優(yōu)良的等溫性 熱管內(nèi)腔的蒸汽是處于飽和狀態(tài)，飽和蒸汽的壓力決定了飽和溫度，飽和蒸汽從蒸發(fā)段流向冷凝段所產(chǎn)生的壓降也很小，根據(jù)熱力學(xué)中的 Clausuis-Clzpeyron 方程式可知，溫降也很小，因而熱管具有優(yōu)良的等溫性。利用熱管的等溫性可以把一個(gè)溫度不均勻的溫度場(chǎng)展平成為一個(gè)均勻的溫度場(chǎng)。

(3)熱流密度的可變性 熱管可以獨(dú)立改變蒸發(fā)段或冷卻段的面積，即可以以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，反之也行。這樣就可改變熱流密度，解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。

(4)熱流方向的可逆性 對(duì)于水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動(dòng)力是毛細(xì)力，因此任意一端受熱就可以作為蒸發(fā)段，而另一端就成為冷凝端。

(5)熱二極管與熱開(kāi)關(guān)性能 熱二極管就是只允許熱流向一個(gè)方向，而不允許向相反的方向流動(dòng)。熱管可以做成熱二極管或熱開(kāi)關(guān)，當(dāng)熱源溫度高于某一溫度時(shí)，熱管開(kāi)始工作，當(dāng)熱源溫度低于某一溫度時(shí)，熱管停止工作，不再傳熱。

(6)恒溫特性 可變導(dǎo)熱管的冷凝段的熱阻隨加熱量的增加而降低，隨加熱量的減少而增加，這可使熱管在加熱量大幅度變化的情況下，蒸汽溫度變化極小，實(shí)現(xiàn)了恒溫溫度的控制。

(7)環(huán)境的適應(yīng)性 熱管的形狀可以隨著熱源和冷源的條件而變化，熱管也可以作成分離式以適應(yīng)長(zhǎng)距離或冷熱流體不能混合的情況下的換熱；熱管即可以用于地面，也可用于空間（無(wú)重力場(chǎng)）。

計(jì)算機(jī)水冷簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是指用液體（如水）為機(jī)器散熱和制冷。它使用的液體不是單純的水，而是防腐、熱導(dǎo)率高的溶液，且不易導(dǎo)電。水冷散熱效率高，熱導(dǎo)率在傳統(tǒng)風(fēng)冷方式的20倍以上，因此在吸熱能力上要強(qiáng)于以空氣為介質(zhì)的風(fēng)冷散熱器。水冷散熱的另一大優(yōu)勢(shì)就是靜音。冷系統(tǒng)都具有三個(gè)水冷塊，分別給CPU、顯卡、北橋芯片散熱，并且大部分產(chǎn)品只使用一個(gè)直徑12cm的低速風(fēng)扇。如果使用風(fēng)冷完成對(duì)高端超頻平臺(tái)的散熱，CPU散熱器、機(jī)箱背板風(fēng)扇、顯卡風(fēng)扇、北橋風(fēng)扇都是最基本的 。

計(jì)算機(jī)水冷一般由以下幾部分構(gòu)成：熱交換器、循環(huán)系統(tǒng)、水箱、水泵和水，根據(jù)需要還可以增加散熱結(jié)構(gòu)。而水因?yàn)槠湮锢韺傩?，?dǎo)熱性并不比金屬好(風(fēng)扇制冷通過(guò)金屬導(dǎo)熱)，但是，流動(dòng)的水就會(huì)有好的導(dǎo)熱性，也就是說(shuō)，水冷散熱器的散熱性能與其中散熱液(水或其他液體)流速成正比，制冷液的流速又與制冷系統(tǒng)水泵功率相關(guān).而且水的熱容量大，這就使得水冷制冷系統(tǒng)有著很好的熱負(fù)載能力.相當(dāng)于風(fēng)冷系統(tǒng)的5倍，導(dǎo)致的直接好處就是CPU工作溫度曲線非常平緩。比如，使用風(fēng)冷散熱器的系統(tǒng)在運(yùn)行CPU負(fù)載較大的程序時(shí)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)溫度熱尖峰，或有可能超出CPU警戒溫度，而水冷散熱系統(tǒng)則由于熱容量大，熱波動(dòng)相對(duì)要小得多。

冷卻劑是一種流過(guò)或環(huán)繞某個(gè)系統(tǒng)來(lái)防止該系統(tǒng)過(guò)熱的流體。它通過(guò)將該系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到其他的系統(tǒng)來(lái)使用或消耗熱量。理想的冷卻劑具有高熱容量，低黏度，廉價(jià)，無(wú)毒，化學(xué)惰性，既無(wú)腐蝕性又不促進(jìn)腐蝕。某些冷卻劑的應(yīng)用還要求其絕緣。

在高溫或低溫環(huán)境的工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，熱傳導(dǎo)液（Heat Transfer Fluid）是更為常用的術(shù)語(yǔ)，而冷卻劑則是在汽車(chē)行業(yè)以及暖通空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）更為常見(jiàn)的叫法。同時(shí)因?yàn)樵谄?chē)以及暖通空調(diào)領(lǐng)域使用的冷卻劑主要是液體，因此更經(jīng)常被稱為冷卻液。工業(yè)應(yīng)用中，熱傳導(dǎo)液同時(shí)包含了切削液。

冷卻劑在循環(huán)過(guò)程中既可以維持其原本的物質(zhì)狀態(tài)（比如，氣體或液體），也可以經(jīng)歷相變（改變?cè)镜奈镔|(zhì)狀態(tài)）。相變過(guò)程中潛熱的存在使得冷卻劑的效率更高。當(dāng)使用冷卻劑來(lái)降低環(huán)境溫度時(shí)（例如空調(diào)，冰箱），它常被稱作制冷劑。

最常見(jiàn)的冷卻液是水。水具有高熱容和低價(jià)的特點(diǎn)，使得它成為合適的導(dǎo)熱介質(zhì)。通常，水在作為冷卻劑時(shí)會(huì)加入緩蝕劑與防凍劑等添加劑。防凍劑是一種有機(jī)化合物（常為乙二醇，二甘醇，或丙二醇）的溶劑，常在水的使用環(huán)境低于零度或需要提高沸點(diǎn)的情況中使用。三甲胺乙內(nèi)酯（又名甜菜堿）是一種類(lèi)似的冷卻劑，不過(guò)這種冷卻劑是由植物制成，因此從生態(tài)保護(hù)角度無(wú)毒易處理。去離子水因其低導(dǎo)電性常被用作電子電氣設(shè)備尤其是高功率發(fā)射器和高功率真空管的冷卻液。重水是一種被用在核反應(yīng)堆中的中子減速劑。它的次要功能便是作為冷卻液使用。而輕水反應(yīng)堆，包括最常見(jiàn)的沸水反應(yīng)堆以及壓水反應(yīng)堆，則是使用普通的水（即輕水）。丙二醇（PAG）則被用作高溫，熱穩(wěn)定，抗氧化的熱傳導(dǎo)液。切削液則在機(jī)床的切削和成型方面作為冷卻液和潤(rùn)滑劑使用。油在無(wú)法使用水的情況下較為常用。因具有高于水的沸點(diǎn)，油的自身溫度可以在無(wú)需對(duì)容器或循環(huán)系統(tǒng)加壓的情況下維持高溫。（高于一百攝氏度）

礦物油在許多機(jī)械齒輪的應(yīng)用中用作冷卻液和潤(rùn)滑劑。蓖麻油也時(shí)有使用。因?yàn)榫哂懈叻悬c(diǎn)的特點(diǎn)，礦物油常在家用便攜式電暖器，以及工業(yè)用閉環(huán)系統(tǒng)加熱和冷卻中使用。礦物油還因其絕緣性常在浸沒(méi)式液體冷卻電腦系統(tǒng)中使用。

硅油與氟油（如fluorinert)的優(yōu)點(diǎn)在于他們的廣譜使用溫度，缺點(diǎn)則在于高價(jià)。變壓器油作為冷卻液以及絕緣體在高功率變壓器中使用。燃油在引擎中常被用作冷卻液。低溫狀態(tài)的燃料流經(jīng)引擎的某些部分以吸收廢熱來(lái)預(yù)熱。煤油以及航空燃油常在航空引擎中作此用途。

氟利昂常在浸沒(méi)式液冷的電器件中使用。

制冷劑是一種通過(guò)在液體與氣體間相變來(lái)降低溫度的冷卻液。鹵代甲烷如二氟二氯甲烷（R-12）和二氟一氯甲烷（R-22）常作為制冷劑使用，但是由于其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，正在被液化石油氣或其他種類(lèi)的鹵代甲烷所取代。（比如1,1,1,2-四氟乙烷（R-134））

液氨常在大型商用系統(tǒng)中使用，二氧化硫則在早期的冰箱中使用。

二氧化碳（R-744）在汽車(chē)內(nèi)部溫度控制，家用空調(diào)，商用制冷，以及自動(dòng)販賣(mài)機(jī)中作為工作流體使用。

水冷散熱器有一個(gè)進(jìn)水口及出水口，散熱器內(nèi)部有多條水道，這樣可以充分發(fā)揮水冷的優(yōu)勢(shì)，能帶走更多的熱量。這就是水冷散熱器的基本原理。

從水冷的安裝方式來(lái)看，又可以分為內(nèi)置水冷和外置水冷兩種。對(duì)于內(nèi)置水冷而言，主要由散熱器、水管、水泵、足夠的水源組成，這就注定了大部分水冷散熱系統(tǒng)“體積”較大，而且要求機(jī)箱內(nèi)部空間足夠?qū)捰?。外置水冷散熱器方面，由于其散熱水箱以及水泵等工作元件全部安排在機(jī)箱之外，不僅減少了機(jī)箱內(nèi)空間的占用，而且能夠獲得更好的散熱效果。

一套水冷（液冷）散熱系統(tǒng)必須具有以下部件：水冷塊、循環(huán)液、水泵、管道和水箱或換熱器。水冷塊是一個(gè)內(nèi)部留有水道的金屬塊，由銅或鋁制成，與CPU接觸并將吸收CPU的熱量，所以這部分的作用與風(fēng)冷的散熱片的作用是相同的，不同之處就在于水冷塊必須留有循環(huán)液通過(guò)的水道而且是完全密閉的，這樣才能保證循環(huán)液不外漏而引起電器的短路。

循環(huán)液的作用與空氣類(lèi)似，但能吸收大量的熱量而保持溫度不會(huì)明顯變化，如果液體是水，就是我們大家熟知的水冷系統(tǒng)了。

水泵的作用是推動(dòng)循環(huán)液流動(dòng)，這樣吸收了CPU熱量的液體就會(huì)從CPU上的水冷塊中流出，而新的低溫的循環(huán)液將繼續(xù)吸收CPU的熱量。

水管連接水泵、水冷塊和水箱，其作用是讓循環(huán)液在一個(gè)密閉的通道中循環(huán)流動(dòng)而不外漏，這樣才能讓液冷散熱系統(tǒng)正常工作。

水箱用來(lái)存儲(chǔ)循環(huán)液，回流的循環(huán)液在這里釋放掉CPU的熱量，低溫的循環(huán)液重新流入管道，如果CPU的發(fā)熱功率較小，利用水箱內(nèi)存儲(chǔ)的大容量的循環(huán)液就能保證循環(huán)液溫度不會(huì)有明顯的上升，如果CPU功率很大，則需要加入換熱器來(lái)幫助散發(fā)CPU的熱量，這里的換熱器就是一個(gè)類(lèi)似散熱片的東西，循環(huán)液將熱量傳遞給具有超大表面積的散熱片，散熱片上的風(fēng)扇則將流入空氣的熱量帶走。

如果是小型密閉式的液冷系統(tǒng)，則可以省略開(kāi)放式的水箱讓液體在水泵、水冷塊和換熱器之間往返流動(dòng)，避免循環(huán)液暴露在空氣中而變質(zhì)。

水冷機(jī)分為獨(dú)立式水冷機(jī)和浸入式水冷機(jī)大系列。獨(dú)立式水冷機(jī)自配水泵，可獨(dú)立于工作主機(jī)的水箱，通過(guò)進(jìn)/出水管與水箱相連。侵入式水冷機(jī)則不配水泵，需將其安裝與工作主機(jī)的水箱上方，水冷機(jī)下方的銅管浸入水箱的水中。

水冷機(jī)的主要功能是將工作主機(jī)內(nèi)的水液冷卻，使其保持在一定溫度之內(nèi)。

水冷機(jī)主要由制冷系統(tǒng)、水路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。制冷系統(tǒng)由一套或二套相互獨(dú)立的壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)組成，每套壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、冷凝風(fēng)機(jī)、熱力膨脹閥、板式換熱器和制冷劑管路。

水冷機(jī)采用R22強(qiáng)制冷方式，內(nèi)有獨(dú)立的循環(huán)水泵，可將水冷機(jī)外水箱中的水液吸出送至水冷機(jī)中的制冷系統(tǒng)中的板式換熱器進(jìn)行冷卻，然后再送回水箱不斷循環(huán)流動(dòng)。

LSD水冷機(jī)設(shè)有高/低壓力保護(hù)，水泵/壓縮機(jī)/過(guò)載保護(hù)及短路保護(hù)/電源相序/缺相保護(hù)，壓縮機(jī)啟動(dòng)延時(shí)保護(hù)等，另外可根據(jù)使用需要增加配置水過(guò)濾器，壓力繼電器，水流量開(kāi)關(guān)或水溫過(guò)高保護(hù)。

適用種類(lèi)：CNC線切割機(jī)，雕刻機(jī)，高速主軸

PCB鉆孔機(jī)

激光加工設(shè)備

服裝機(jī)械，印刷機(jī)械

注塑機(jī)械，中高頻機(jī)械

粉末涂裝設(shè)備

模具冷卻

1、標(biāo)準(zhǔn)水冷機(jī)溫差為5度，（20度降15度），假如一臺(tái)ZHIA-10的水冷機(jī)每小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)水冷機(jī)流量為3.5個(gè)立方。

2、那么您在試用這臺(tái)水冷機(jī)的時(shí)候不能只看水冷機(jī)的流量，還要看您需要的溫度是多少，假如說(shuō)您試用的溫度是從28度降到7度，如果您試用水冷機(jī)溫差很大的話，那么就會(huì)減少每小時(shí)的冷凍水流量，從3.5個(gè)立方減到1個(gè)多立方。那么你要是需要每小時(shí)3.5個(gè)立方你就要選擇更大一些的機(jī)型。

3、在試用水冷機(jī)的時(shí)候，要看您是直接冷卻，還是間接冷卻，直接冷卻就是把水直接進(jìn)水冷機(jī)，凍水出來(lái)直接進(jìn)行您需要的產(chǎn)品里面冷卻，這樣效果會(huì)更好一些，那么間接冷卻呢比如把水放在盆子里，在盆子上面再放一個(gè)小盆子，小盆子里面放要冷卻的產(chǎn)品，這樣效果肯定要差一些，您在選機(jī)的時(shí)候，肯定要考慮這方面的，工業(yè)冷水機(jī)可以減少水資源的浪費(fèi)，這一點(diǎn)對(duì)我們國(guó)家來(lái)說(shuō)是意義重大，另外配備工業(yè)冷水機(jī)可以改善產(chǎn)品的成型效果，提高工作效率還可以提高機(jī)器的使用壽命，如果是實(shí)驗(yàn)室方面或者進(jìn)口方面的更需要配備冷水機(jī)，并且是高配置的精密型冷水機(jī)，冷水機(jī)市場(chǎng)上魚(yú)龍混雜，選一款適合自己的冷水機(jī)確實(shí)不宜，還有就是一些用戶使用水池進(jìn)行冷卻，這樣的不好之處有：1、水質(zhì)較差，容易堵塞機(jī)器水道，造成更大的損失。2、浪費(fèi)水資源，提高用戶成本。3、天氣過(guò)熱的時(shí)候，水溫達(dá)不到要求，影響產(chǎn)品品質(zhì)和效率。