近期有朋友問起液冷系統(tǒng)在輸送能耗上有沒有下降？由于這個(gè)問題比較復(fù)雜，所以專題回答。

流量誰大？

泵的提升揚(yáng)程誰大？

體積流量誰大

對于無相變的液體流動(dòng)散熱，

Q=CMΔt=CVρΔt；

式中Q:散熱量kw；

C:定壓比熱kj/(kg.℃)；

M:質(zhì)量流量kg/s；

Δt:流體溫差;

V:流體體積流量m3/s;

ρ：流體密度kg/m3。

以制冷劑R134A及水為例，

R134A相關(guān)參數(shù)如下：

Cr：1.51kj/(kg.℃)

ρr：1188.1kg/m3

水相關(guān)參數(shù)如下：

Cw：4.186kj/(kg.℃)

ρw：997kg/m3

在理想情況下，當(dāng)對比冷板式散熱時(shí)，為了突出和對比輸送能耗的差異，我們先假定Δt相當(dāng)。

可以得出液冷與水作為載冷劑時(shí)輸送體積流量比例為：

Vr/Vw=2.326；

從流量看由于非相變液冷比熱低于常規(guī)水，當(dāng)采用相同的散熱溫差時(shí)，不利于輸送能耗的節(jié)約。

泵的提升揚(yáng)程誰大

泵的提升揚(yáng)程由管路的流動(dòng)阻力所確定的揚(yáng)程需求決定。

液體的流動(dòng)阻力由雷諾數(shù)決定流態(tài)，進(jìn)而確定相關(guān)沿程和局部阻力系數(shù)。

Re=ρνd/μ

式中：

Re：雷諾數(shù)，無量綱數(shù)；

ν：流體流速m/s；

d：管道當(dāng)量直徑m；

μ:流體粘性系數(shù)Pa.s;

以制冷劑R134A及水為例，

R134A相關(guān)參數(shù)如下：

νr：0.5-1.5m/s；

dr：0.008-0.06m；

μr：0.202*10^-3Pa.s；

ρr：1188.1kg/m3；

水的相關(guān)參數(shù)如下：

νw：0.7-3.3m/s；

dw：0.015-0.8m；

μw：1.005*10^-3Pa.s；

ρw：997kg/m3；

可以得出液冷與水作為載冷劑時(shí)雷諾數(shù)比例為：

Rer/Rew=0.2~2.26

當(dāng)水的輸送管徑低于360mm或者液冷的輸液管道超過120mm時(shí)，典型應(yīng)用中水與液冷載冷劑的流態(tài)及雷諾數(shù)可以近視認(rèn)為相當(dāng)。進(jìn)而可以視為其沿程阻力在相同長度上處于同一量級。

但是由于水系統(tǒng)單系統(tǒng)往往做的很大（10000-35000kw制冷量），而液冷系統(tǒng)目前單系統(tǒng)都較小，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際輸送管長及平均全程當(dāng)量直徑均小于水系統(tǒng)。而且由于液冷系統(tǒng)單系統(tǒng)規(guī)模小，往往閥門及局部阻力部件較少，但是其導(dǎo)熱系數(shù)小，需要的換熱面積大，流道多，導(dǎo)致末端換熱器和散熱端換熱器阻力更大。

輸送功耗

W=VH/η

式中W：輸送能耗kw；

H:揚(yáng)程KPa;

η:效率。

在無明確設(shè)計(jì)計(jì)算前提下，對于非接觸式無相變液冷，可以認(rèn)為在其溫差相當(dāng)?shù)那疤嵯拢�水與液冷相比，其輸送能耗無顯著變化。

HFE-7100即是著名的3M電子氟化液，可以看出采用R134A為例進(jìn)行對比將得出更有利的輸送能耗，也即當(dāng)氟化液的非相變輸送能耗>R134A，與水相比無顯著節(jié)能。

主編寄語

但是這僅僅是說明非相變液冷其輸送能耗在散熱溫差相等，且系統(tǒng)大小相當(dāng)?shù)那疤嵯拢�與常規(guī)水系統(tǒng)相比，輸送能耗未顯著下降。

但是接觸式非相變液冷（比如噴淋和浸沒液冷），其可能獲得更低的傳熱溫差，從而使得可以采用更高的輸液溫度或者更大的輸液溫差（更小的流量）而獲得系統(tǒng)節(jié)能。

相變液冷，就更不用說了。其輸液流量需求將大幅下降，在同樣的管道系統(tǒng)下，輸送能耗三次方下降（當(dāng)然實(shí)際上這種情況下會(huì)縮減管道及換熱器，減少投資，從而獲得更少的輸送節(jié)能）。