【选型】液冷产品选型要素

时间： 2021-08-25 来源：爱美达

技术问答

本文中爱美达重点介绍了液冷产品选型时需要考虑的要素，包括制冷机的标准和设计指南，以利用制冷机提高效率，改善性能，更好地维持高热负荷应用严格的温度控制。

冷却器设计策略

定义确切要求

在选择标准冷却器或开始定制冷却器的概念和设计过程之前，了解建立基础模型的最低要求至关重要:

热负荷-瓦/小时或BTU/小时。

热负荷是多少？它是稳定的还是变化的？

冷却器水的入口/接入点

尽管使用了冷却剂，冷却器最终必须能够获得冷却水。接入点和与液体系统其余部分的集成会影响冷却器的外形和安装。

冷却液

如果不使用水或水/乙二醇，必须确保使用的介质有精确的流体特性参数，包括任何腐蚀性属性。(参见工艺流体部分)

要求的冷却液温度(设定值)

环境温度

流入口温度

流体的流速(LPM或GPM)

所需流体的压力

注意流体压力和压降。

输入功率

可用电能(伏特、电位和赫兹)

环境条件

影响冷却器设计和使用的工程材料。例子包括湿度、灰尘和颗粒以及振动或冲击。

优化可用空间

根据组件的放置和冷却器与设备或系统的连接方式，冷却器可以集成到各种应用的各种外形规格中，会影响到设备的性能、体积、可靠性和维护便利性。在为不同外形设计冷却器时，重要的原则是以最小的占用空间提供最多的冷却。布置需要考虑产品性能、可靠性和可服务性。它还需要在安装到设备中的时候考虑到简单并能够预防故障的方法。

图1 紧凑型定制冷却器

确保长期可靠性

使用冷却器的限制因素之一是增加了更多的移动/机械部件。当设计包含冷却器的系统时，测试、可靠性和维护协议是至关重要的。需要考虑如下因素：1. 远距离监控；2. 能量的计量；3. 检漏；4. 设计“热插拔”避免停机时间；5. 维修合同。

为了确保系统的高寿命和高可靠性，水泵是最重要的评估部件。需要进行比较和测试，以选择功率较少的泵，并为具有所需扬程的应用提供最佳泵流量。其余管道材料和流量部件的选择可以进一步提高泵的性能和系统效率。

图2 内置标准冷却器

工作流体（冷却液）

工作流体对性能、使用和效率有重大影响。大多数液体冷却器使用水或水/乙二醇作为工作流体。

添加缓蚀剂和生物杀灭剂对于防止长期腐蚀和藻类生长至关重要，藻类生长会发生泄漏和堵塞管路，导致系统瘫痪。了解工作流体接触的每个表面的润湿化学性质对于选择正确的缓蚀剂至关重要。乙二醇具有抗冻性，使用乙二醇可能需要使用杀虫剂，因为乙二醇是藻类非常好的食物来源。现在，还有许多现成的特制的工艺流体冷却剂。

此外，重要的是，缓蚀剂需要随着时间的推移进行补充，因为它们会随着时间的推移而被消耗，因为它们会钝化流经的表面。更换工艺冷却剂或补充缓蚀剂化学品是必要的预防性维护措施。

制冷剂

制冷剂在冷却器中闭环地使冷却液降温，两者不直接接触，热量在冷却液和制冷剂之间传递。制冷剂的选择会对能效产生重大影响。

在运行中，制冷剂流体由蒸气和液体组成。蒸汽质量是饱和混合物中蒸汽的百分比；换句话说，饱和蒸汽的“质量”为100%，饱和液体的“质量”为0%。蒸汽质量是操作压力和温度的函数；每种制冷剂的额定压力为低压、中压和高压。这严重影响了压缩机电机的选择；制冷剂选择不当可能会抵消那些带有“节能”字样的品牌压缩机带来的任何效率提升。

绿色制冷剂

新的、更环保的制冷剂变得越来越受欢迎。全球变暖潜能值(GWP)是大气中任何温室气体吸收的热量。它被表示为相同质量的二氧化碳所吸收的热量的倍数(二氧化碳的GWP = 1)。R22(氟利昂)等较旧的标准制冷剂已被一系列更环保、GWP值更低的制冷剂所取代。随着全球环境法规变得更加严格，这是选择工作流体时的一个重要考虑因素。

通信选项

冷却器设计的最新进展包括改进后的连接、通信和人机界面。传统的通信协议与终端用户系统集成在一起，以监控过程变量，如温度、流量、压力和系统健康状况。通过更新的界面，用户可以远程控制冷却器。Boyd公司定制的冷却器还提出了利用定制协议根据应用需求进行监控和报告的解决方案，能够通过监控和控制变量来实现最高效率和对系统更严格的控制。

成本考虑

在液冷系统中增加冷却器的总成本取决于关键部件的选择，特别是泵、压缩机和换热器。冷却器的总成本包括初始成本一起运行冷却器的成本。液冷系统是节能系统，因此具有最高效的使用成本。维护和认证成本也需要一起考虑。

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