Рассчитать количество блоков газосиликатных на дом калькулятор онлайн: Онлайн калькулятор расчета количества газобетонных блоков
Лучшие теплоносители для жидкостного охлаждения
11 минут чтения (2290 слов)
Блог Облако Жидкостное охлаждение Термический
Как только вы определили, что жидкостное охлаждение является решением, вы знаете, какой теплоноситель использовать? Одним из наиболее важных факторов при выборе технологии жидкостного охлаждения для вашего приложения является совместимость жидкости-теплоносителя со смачиваемыми поверхностями охлаждающих компонентов (жидкостные охлаждающие пластины или теплообменники) или системы и вашего приложения.
Совместимость теплоносителя имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной надежности системы. Некоторые другие требования к жидкому теплоносителю могут включать высокую теплопроводность и удельную теплоемкость, низкую вязкость, низкую температуру замерзания, высокую температуру вспышки, низкую коррозионную активность, низкую токсичность и термическую стабильность. Основываясь на этих критериях, сегодня наиболее часто используемыми хладагентами для систем жидкостного охлаждения являются:
- Вода
- Деионизированная вода
- Растворы ингибированного гликоля и воды
- Диэлектрические жидкости
Выбрав совместимое сочетание теплоносителя и смачиваемых материалов, вы минимизируете риск коррозии, а также оптимизируете тепловые характеристики. Медь совместима с водой и растворами гликоля/воды, а алюминий совместим с растворами гликоля/воды, диэлектрическими жидкостями и маслами.
Однако при использовании деионизированной воды или других агрессивных жидкостей обычно рекомендуется использовать нержавеющую сталь, поскольку она более устойчива к коррозии, чем другие металлы. (См. Таблицу 1.) Большинство систем охлаждения совместимы с водой или водными растворами гликоля, но для совместимости с деионизированной водой или диэлектрической жидкостью, такой как полиальфаолефин (ПАО), требуется специальное подключение.
| Совместимость материалов и жидкостей 900 59 | Вода | Гликоль | Деионизированная вода | Диэлектрические жидкости (Fluorinert, PAO) |
| х | X | X | ||
| Алюминий | X | X | ||
| Нержавеющая сталь | X | X | X | X |
Вода – один из лучших вариантов для жидкостного охлаждения из-за его высокой теплоемкости и теплопроводности.
Он также совместим с медью, которая является одним из лучших материалов для теплопередачи, используемых для контура жидкости. Вода для жидкостного охлаждения поступает из разных источников. Водопроводная вода, например, поступает из государственной водоочистной станции или из колодца. Преимущество использования хозяйственной или водопроводной воды заключается в том, что она легкодоступна и недорога. Что важно отметить в отношении водопроводной воды или водопроводной воды, так это то, что она, скорее всего, не подвергается очистке и, следовательно, может содержать примеси. Эти примеси могут вызвать коррозию в контуре жидкостного охлаждения и/или засорить каналы для жидкости. Поэтому рекомендуется использовать воду хорошего качества, чтобы свести к минимуму коррозию и оптимизировать тепловые характеристики. Способность воды разъедать металл может значительно различаться в зависимости от ее химического состава. Хлорид, например, обычно содержится в водопроводной воде и может вызывать коррозию.
В контурах жидкостного охлаждения нельзя использовать водопроводную или производственную воду, если она содержит более 25 частей на миллион хлоридов. Уровни кальция и магния в воде также необходимо учитывать, поскольку кальций и магний могут образовывать накипь на металлических поверхностях и снижать тепловые характеристики компонентов. (См. Таблицу 2.)
| Минеральный | Рекомендуемый предел |
| Кальций | < 50 частей на миллион |
| Магний | < 50 ppm |
| Общая жесткость | < 100 ppm (5 гран) |
| Хлорид 9007 2 | < 25 частей на миллион |
| Сульфат | < 25 частей на миллион |
Деионизированная вода — это вода, из которой удалены ионы, включая натрий, кальций, железо, медь, хлорид и бромид. Процесс деионизации удаляет вредные минералы, соли и другие примеси, которые могут вызвать коррозию или образование накипи. По сравнению с водопроводной водой и большинством жидкостей деионизированная вода имеет высокое удельное сопротивление.
Деионизированная вода является отличным изолятором, поэтому она используется в производстве электрических компонентов, где детали должны быть электрически изолированы. Однако по мере увеличения удельного сопротивления воды увеличивается и ее коррозионная активность. Деионизированная вода имеет pH примерно 7,0, но быстро становится кислой на воздухе. Углекислый газ в воздухе будет растворяться в воде, вводя ионы и давая кислый рН около 5,0. При использовании практически чистой воды необходимо использовать ингибитор коррозии. При использовании деионизированной воды в рециркуляционном чиллере требуется специальная сантехника высокой чистоты. Фитинги должны быть никелированы, а испарители должны быть припаяны никелем. При использовании деионизированной воды в охлаждающих плитах или теплообменниках рекомендуется использовать трубки из нержавеющей стали. Как использовать деионизированную воду в системе жидкостного охлаждения Водопроводная вода подходит для большинства систем жидкостного охлаждения.
Тем не менее, деионизированная (ДИ) вода обладает химическими и электрическими свойствами, которые делают ее оптимальным выбором для охлаждения, когда контур жидкости содержит микроканалы или используется чувствительная электроника.
Как следует из названия, деионизированная вода имеет чрезвычайно низкую концентрацию ионов, что придает ей важные эксплуатационные характеристики. Во-первых, он устраняет минеральные отложения, блокирующие поток охлаждающей жидкости. Это снизит эффективность охлаждения и производительность системы. Во-вторых, устраняется риск возникновения электрической дуги из-за накопления статического заряда от циркулирующего хладагента. Дугообразование может повредить чувствительную управляющую электронику в охлаждаемом оборудовании. Отсутствие ионов в деионизированной воде устраняет обе эти проблемы.
Области применения, требующие использования деионизированной воды, встречаются в таких отраслях, как:- Лазеры
- Медицинское оборудование
- Лабораторное оборудование
- Фармацевтическое производство
- Косметика Пищевая промышленность
- Полуфабрикаты производство проводников
- Нанесение покрытий и прочая химическая обработка
Необходимо соблюдать осторожность при использовании деионизированной воды.
Само отсутствие ионов также делает эту охлаждающую жидкость необычайно агрессивной. Деионизированная вода, называемая «универсальным растворителем», является одним из самых агрессивных известных растворителей. На самом деле, в той или иной степени он растворяет все, чему подвергается. Поэтому все материалы контура охлаждения должны быть коррозионностойкими.
Медь и многие другие распространенные материалы несовместимы с деионизированной водой и загрязняют ее. При проектировании системы с использованием деионизированной воды обязательно укажите совместимые с деионизированной водой материалы, такие как нержавеющая сталь или никель.
В теплообменнике или охлаждающей пластине мы рекомендуем использовать трубопровод из нержавеющей стали, такой как в наших теплообменниках или наших охлаждающих пластинах CP10. Рециркуляционный чиллер, совместимый с DI, должен содержать никелированный испаритель, головку насоса из нержавеющей стали и никелированные фитинги. Наконец, для поддержания чистоты деионизированной воды необходимо использовать деионизационный картридж.
Как и все расходные материалы, картридж DI необходимо периодически заменять.
Растворы ингибированного гликоля и воды
Двумя типами гликоля, наиболее часто используемыми для жидкостного охлаждения, являются растворы этиленгликоля и воды (EGW) и пропиленгликоля и воды (PGW). Этиленгликоль обладает желаемыми термическими свойствами, включая высокую температуру кипения, низкую температуру замерзания, стабильность в широком диапазоне температур и высокую удельную теплоемкость и теплопроводность. Он также имеет низкую вязкость и, следовательно, снижает потребность в перекачивании. Хотя EGW обладает более желательными физическими свойствами, чем PGW, PGW используется в приложениях, где токсичность может быть проблемой.
PGW обычно считается безопасным для использования в пищевой промышленности или пищевой промышленности, а также может использоваться в закрытых помещениях. Несмотря на то, что теплопроводность EGW не такая высокая, как у воды, он обеспечивает защиту от замерзания, что может быть полезно во время использования или транспортировки. Фактически, этиленгликоль — это химическое вещество, используемое в автомобильных антифризах. Однако автомобильный гликоль не следует использовать в системе охлаждения или теплообменнике, поскольку он содержит ингибиторы ржавчины на основе силикатов. Эти ингибиторы могут образовывать гель и загрязняться, покрывая поверхности теплообменников и снижая их эффективность. Также было показано, что силикаты значительно сокращают срок службы уплотнений насосов. В то время как неподходящие ингибиторы могут вызвать серьезные проблемы, правильные ингибиторы могут предотвратить коррозию и значительно продлить срок службы контура жидкостного охлаждения. Ингибированные гликоли можно приобрести у таких компаний, как Dynalene, Houghton Chemical или Dow Chemical Company, и они настоятельно рекомендуются вместо неингибированных гликолей.
По мере увеличения концентрации гликоля в растворе тепловые характеристики теплоносителя снижаются. Лучше всего использовать минимально возможную концентрацию ингибированного гликоля, необходимую для удовлетворения ваших потребностей в защите от коррозии и замерзания. Dow Chemical рекомендует минимальную концентрацию 25-30% EGW 4 . При этой минимальной концентрации этиленгликоль также действует как бактерицид и фунгицид. В охладителях с рециркуляцией раствор 30 % этиленгликоля приведет к снижению тепловых характеристик примерно на 3 % по сравнению с использованием только воды, но обеспечит защиту от коррозии, а также защиту от замерзания до -15°C (5°F).
Качество воды, используемой в растворе гликоля, также важно. Вода должна соответствовать или превышать пределы, указанные в Таблице 2, даже если вы используете ингибированный гликоль. Ионы в воде могут вызвать выпадение ингибитора из раствора, что приведет к загрязнению и коррозии.
Добавление гликоля в охлаждающую жидкость
Когда необходимо добавлять гликоль в охлаждающую жидкость?
Boyd рекомендует использовать смесь гликоль-вода 30/70 со своими рециркуляционными чиллерами всякий раз, когда уставка температуры охлаждающей жидкости ниже 10°C (48°F).
Гликоль снижает температуру замерзания смеси *(Рисунок 1).
В рециркуляционном чиллере жидкий хладагент (обычно вода) проходит через систему, отводя избыточное тепло и тем самым повышая температуру жидкости. Затем эту охлаждающую жидкость необходимо вернуть к заданной температуре, пропустив через теплообменник, называемый испарителем. Для получения дополнительной информации о том, как работает холодильная система, см. «Основы компрессорного охлаждения — Примечания по применению».
Испаритель представляет собой теплообменник. Он обеспечивает передачу тепла между жидким хладагентом и газообразным хладагентом системы. Температура хладагента должна быть ниже температуры охлаждающей жидкости, чтобы тепло проходило и чтобы температура охлаждающей жидкости эффективно возвращалась к заданному значению.
Температура хладагента обычно на 5–10°C ниже температуры хладагента, что позволяет отводить тепло. Следовательно, если уставка температуры ниже 10°C (48°F), температура хладагента может быть близка или даже ниже точки замерзания воды.
Если охлаждающая жидкость замерзнет, испаритель может засориться, препятствуя потоку воды. Вода расширяется при замерзании, что может привести к необратимому повреждению испарителя.
Добавление гликоля в охлаждающую жидкость снижает температуру замерзания охлаждающей жидкости примерно до -34°C, предотвращая любой риск повреждения чиллера из-за замерзания.
Гликоль не так хорошо переносит тепло, как чистая вода (рис. 2 и 3). Поэтому предпочтительнее использовать 100% воду, если нет риска замерзания. Однако, когда уставка ниже 10°C (48°F), существует риск замерзания, и в воду следует добавить гликоль. Небольшое снижение производительности является необходимым компромиссом для безопасного использования более низкой уставки температуры.
Жидкий диэлектрик
В то время как пищевая промышленность с большей вероятностью выберет PGW, а не EGW для теплопередачи, производители силовой электроники, лазеров и полупроводников могут с большей вероятностью выбрать диэлектрические жидкости, а не воду.
ПАО представляет собой синтетический углеводород, часто используемый в военных и аэрокосмических целях благодаря своим диэлектрическим свойствам и широкому диапазону рабочих температур. Например, радары управления огнем на современных реактивных истребителях имеют жидкостное охлаждение с использованием ПАО.
Для тестирования охлаждающих пластин и теплообменников, которые будут использовать PAO в качестве теплоносителя, также доступны рециркуляционные чиллеры, совместимые с PAO. PAO имеет теплопроводность 0,14 Вт / м ° C (0,081 БТЕ / час фут ° F). Таким образом, хотя диэлектрические жидкости обеспечивают жидкостное охлаждение электроники с низким уровнем риска, они обычно имеют гораздо более низкую теплопроводность, чем вода и большинство растворов на водной основе.
Вода, деионизированная вода, водные растворы гликоля и диэлектрические жидкости, такие как фторуглероды и ПАО, являются теплоносителями, наиболее часто используемыми в высокоэффективных жидкостных системах охлаждения. Важно выбрать жидкий теплоноситель, совместимый с вашим контуром жидкости, обеспечивающий защиту от коррозии или минимальный риск коррозии и отвечающий конкретным требованиям вашего приложения. При правильно подобранном химическом составе ваш теплоноситель может обеспечить очень эффективное охлаждение контура жидкостного охлаждения.