通过选择相互兼容的热传液与接触材料组合，您可以最大限度地降低腐蚀风险，并优化热性能。

铜与水以及乙二醇-水溶液兼容。

铝与乙二醇-水溶液、介电液和润滑油兼容。

不锈钢的耐腐蚀性优于其他金属，因此更适合用于去离子水或其他腐蚀性流体。

大多数冷却系统均与水或乙二醇-水溶液兼容，但若使用去离子水或聚α-烯烃 (PAO) 等介电液，则需要专门的管路系统。

设施用水或自来水

用于液体冷却的水有着不同的来源。例如，自来水来自公共水处理设施或水井。使用设施用水或自来水的优势在于取用方便且成本低廉。关于设施用水或自来水，需要特别注意的是，它们很可能未经处理，且可能含有杂质。杂质可能会导致液冷回路发生腐蚀和/或堵塞流体通道。因此，建议使用优质水，以最大限度地减少腐蚀并优化散热性能。

水的腐蚀风险

水对金属的腐蚀能力会因其化学成分的不同而存在显著差异。自来水中通常包含具有腐蚀性的氯化物。如果设施用水或自来水中的氯化物含量超过 25 PPM，则不应将其用于液冷回路。

水中的钙和镁含量也需要予以考虑。钙和镁会在金属表面形成水垢，从而降低组件的热性能。

去离子水或过滤水

如果您的设施用水或自来水中矿物质、盐分或其他杂质的含量较高，您可以对水进行过滤，或者购买过滤水或去离子水。

缓蚀剂：磷酸盐、甲苯三唑和有机酸

即使您的设施用水或自来水相对纯净且符合推荐限值，我们仍建议使用缓蚀剂，以提供额外保护。磷酸盐是对不锈钢和大多数铝制部件有效的缓蚀剂。它也有助于控制 pH 值。磷酸盐的一个缺点是，在硬水中会与钙发生沉淀。对于铜和黄铜，甲苯三唑是一种常见且非常有效的缓蚀剂。对于铝，2-乙基己酸或癸二酸等有机酸可提供保护。

去离子水的腐蚀性

然而，随着水的电阻率增加，其腐蚀性也会随之提高。去离子水的 pH 值约为 7.0，但接触空气后会迅速变为酸性。空气中的二氧化碳会溶解在水中，产生离子并使 pH 值降至 5.0。使用几乎纯净的水时，必须加入缓蚀剂。在循环冷水机组或冷却液分配单元中使用去离子水时，必须采用特殊的高纯度管道系统。管接头应采用镀镍工艺，而蒸发器应采用镍钎焊工艺。在液冷板或热交换器中使用去离子水时，建议采用不锈钢管。

去离子水在液冷系统中的优势

自来水能够满足大多数液冷应用的需求。然而，当液冷回路中包含微通道或涉及敏感电子元件时，去离子水（DI 水）因其独特的化学和电学特性，成为冷却系统的最佳选择。

去离子水的离子浓度极低，这决定了其重要的性能特征。首先，它能消除会阻塞冷却液流动、从而降低冷却效率和系统运行性能的矿物质沉积物。其次，它消除了因循环冷却液中静电积聚而引发电弧的风险。电弧可能会损坏被冷却设备中的敏感型控制电子元件。去离子水中不含离子，从而彻底解决了这两个问题。

如何在液冷系统中使用去离子水

需要使用去离子水的应用常见于以下行业：

• 医疗设备
• 实验室仪器
• 制药生产和食品加工
• 化妆品
• 半导体制造
• 激光、电镀、化工及其他工业加工

使用去离子水时需格外小心。由于不含离子，这种冷却液具有异常强的腐蚀性。去离子水被称为“万能溶剂”，是已知最具溶解性的溶剂之一。它会以不同程度溶解与其接触的任何物质。因此，冷却回路中的所有材料都必须具有耐腐蚀性。

铜与去离子水的不兼容性

铜以及许多其他常见材料与去离子水不兼容，会污染去离子水。在使用去离子水的系统设计中，请务必选用与去离子水兼容的材料，例如不锈钢或镍。

用于去离子水的不锈钢流道

在热交换器或液冷板中，我们建议采用不锈钢流道。一款适用于去离子水的循环冷水机应配备镍钎焊蒸发器、不锈钢泵头以及镀镍管接头。最后，为保持去离子水的纯度，必须配备去离子滤芯。与所有耗材一样，去离子滤芯必须定期更换。

总而言之，许多类型的设备和应用都需要采用去离子水冷却系统。只要设计合理、维护得当，这些系统就能提供可靠的冷却效果，并保持多年无泄漏运行。

液冷系统中含缓蚀剂的乙二醇-水溶液

液冷应用中最常用的两种乙二醇溶液是乙二醇-水 (EGW) 溶液以及丙二醇-水 (PGW) 溶液。

乙二醇-水

乙二醇具有理想的热学性能，包括高沸点、低冰点、在宽温度范围内保持稳定，以及高比热容和高热导率。此外，其粘度较低，这意味着对泵送的要求降低。尽管乙二醇-水 (EGW) 溶液的热导率不如水高，但它能提供防冻保护，这在使用或运输过程中颇具优势。

丙二醇-水

尽管乙二醇-水 (EGW) 水溶液的物理性能优于丙二醇-水 (PGW) 溶液，但在可能存在毒性隐患的应用场景中，通常会选用丙二醇-水 (PGW) 水溶液。丙二醇-水 (PGW) 溶液通常被认为在食品或食品加工应用中使用比较安全，也可用于密闭空间。

汽车用乙二醇-水

乙二醇也用于汽车防冻液。然而，汽车用乙二醇不应用于冷却系统或热交换器，因为其中含有硅酸盐类防锈剂。这些防锈剂可能会凝胶化并产生污垢，在热交换器表面形成沉积物，从而降低其效率。研究还表明，硅酸盐会显著缩短泵密封件的使用寿命。

为乙二醇-水溶液选择合适的防锈剂

虽然使用不当的防锈剂会引发严重问题，但合适的防锈剂能够防止腐蚀，并显著延长液冷回路的使用寿命。含防锈剂的乙二醇可从专业的流体生产企业购买，强烈建议优先选用此类产品，而非未添加防锈剂的乙二醇。

乙二醇浓度

随着溶液中乙二醇浓度的增加，传热液的热性能会降低。因此，在满足防腐蚀和防冻需求的前提下，尽量使用所需最低浓度的含缓蚀剂乙二醇。陶氏化学建议将 EGW4 的最低浓度设定为 25-30%。在此最低浓度下，乙二醇还能起到杀菌和杀真菌的作用。在循环冷水机组中，使用 30% 浓度的乙二醇溶液，其热性能与仅使用水相比只下降约 3%，但既能提供防腐保护，又能在低至 -15°C (5°F) 的温度下起到防冻作用。

乙二醇溶液中的水质

乙二醇溶液中所用水的水质同样重要。即使使用的是含缓蚀剂的乙二醇，所用水也应达到或超过“推荐矿物质限值表”中规定的限值。水中的离子会导致缓蚀剂析出，从而引发结垢和腐蚀。

向冷却液中添加乙二醇

热交换器在液态冷却液与系统的制冷剂气体之间进行热量传递。要让热量流动，并有效将冷却液温度恢复到设定值，制冷剂的温度必须低于冷却液的温度。

为确保使热量能够传递，制冷剂的温度通常比冷却液温度低 5°C 至 10°C。因此，如果温度设定值低于 10°C (48°F)，制冷剂的温度可能会接近甚至低于水的冰点。如果冷却液结冰，蒸发器可能会被堵塞，从而阻碍水流。而水在冻结时会膨胀，这可能会对蒸发器造成永久性损坏。

全氟碳化合物作为传热液

全氟碳化合物（如 3M 的介电液 Fluorinert™）具有不燃、不爆且在较宽的工作温度范围内热稳定性好的特点。虽然去离子水也不导电，但 Fluorinert™ 的腐蚀性比去离子水更低，因此对于某些应用而言可能是更好的选择。然而，水的导热率约为 0.59 W/m°C (0.341 BTU/hr ft °F)，而 Fluorinert™ FC-77 的导热率仅约为 0.063 W/m°C (0.036 BTU/hr ft °F)。此外，Fluorinert™ 的价格也远高于去离子水。

聚α-烯烃 (PAO) 液冷

PAO 是一种合成烃，因其介电性能和宽广的工作温度范围，常被应用于国防和航空航天领域。例如，当今喷气式战斗机上的火控雷达就采用 PAO 进行液冷。伊顿提供适用于 PAO 的循环冷水机组，用于测试在最终应用中将使用 PAO 的液冷板和热交换器。PAO 的导热率为 0.14 W/m°C (0.081 BTU/hr ft °F)。尽管介电液能为电子设备提供低风险的液体冷却，但其导热率通常远低于水和大多数水基溶液。

选择适合您的传热液

水、去离子水、乙二醇-水溶液以及全氟碳化合物和 PAO 等介电液，是高性能液体冷却应用中最常用的传热液。选择一种与您的流体通道兼容、具有防腐蚀性能或腐蚀风险极低，并能满足您应用具体要求的传热液至关重要。通过合理的化学配方，您的传热液能够为您的液冷回路带来有效的冷却效果。

如需了解有关液冷技术以及系统中应使用何种工作流体比较合适的更多信息，请联系我们。