即使不是热设计行业的人，也会懂得，以水作为介质，其散热能力会远超空气冷却。所以在一些手机类宣传语中，也会挂上水冷或液冷的字眼来博取眼球。

水冷为什么散热能力远远超过空气呢？我们先看两种介质的物性参数对比。    

50℃时标准气压下，水与空气的物性参数对比

评估两种介质对流散热的优劣，主要考虑两个方向的影响。一个是对流换热系数的高低，一个是介质自身温度变化的快慢，体现为上游对下游烘烤作用的大小。

管道入口段，强迫对流层流状态的对流换热系数表示为

其中a、b为常数；字母l、D为尺寸参数；k为导热系数；ν为运动粘度；u为流速；Pr为物性参数，普朗特数；最后部分为修正系数，一般接近于1，小括号内的动力粘度之比，是指同一介质在流体温度和壁面温度下的比值。

水的导热系数和普朗特数高于空气，而运动粘度低于空气，由上式我们可以看出，在流速与尺寸条件相当的条件下， 水的对流换热系数强于空气。按照上表中50℃时参数，假定的条件下，水的换热系数大约是空气的125倍。请注意，这是在尺寸参数相同的条件下，事实上，水冷散热的尺寸，一般要小于空气散热（具体原因，将在下期的水冷散热器设计中说明），也就是说，水冷的对流换热系数将更高。

再评估烘烤影响，根据能量守恒公式，变形得到介质温升的表达式

由于水的比热和密度乘积远高于空气，因此在上游吸收相同的热量后，水的温升变化很小，烘烤作用不明显。

除了传热性能方面的优势，水具有的其他优点包括

1.  天然介质，易于获得，价格低廉

2.  无毒环保

3.  稳定性好

4.  与金属的相容性（纯水）比较好，不易发生反应。 

    

常见的液冷工质及参数对比如下表： 

可见水的综合性能是比较突出的。

当然水也有自身的缺点，主要表现为

1.绝缘性的问题

这主要是水中溶解的离子导致的，在高压场合下，从安全性角度考虑，需要将水的电导率控制在一定数值以下，西门子的GM150高压变频器是将电导率控制在0.3μS/cm以下的。此外还需要在循环系统内配备脱离子装置。

2.良好的溶剂，部分溶解后的离子有腐蚀性

含有一定浓度的水，起到了原电池中电解液的作用，当液冷系统中出现电极电位差比较大的两种金属后，电化学腐蚀就不可避免。因此，实际应用中，一方面尽量避免系统中出现电极电位差比较大的两种金属，另一方面控制特定离子的浓度，比如氯离子，即使是不锈钢，在氯离子面前也会发生点蚀。

除此之外，需要在工质内添加缓蚀剂，一般是有机酸或无机盐，在金属表面形成保护膜，减缓腐蚀。单一的缓蚀剂大多只对有限的金属有效，因此，工程中常常采用复合类型的缓蚀剂

部分缓蚀剂表格

最后的一道防护是留有设计余量，根据电导率等参数，计算年腐蚀量，保证设定年限后，管道仍有足够的强度。

3.冰点较高，易于结冰。

常压下，纯水的冰点为0℃。结冰后，造成流道内的阻断，破坏循环。此外，4℃以下的水具有冷胀性，体积的扩张容易引起管道的胀裂。

工程应用中，常常采用乙二醇溶液或者丙二醇溶液降低工质的结冰点。  

乙二醇溶液冰点与浓度（体积比）关系

需要注意的是，乙二醇具有一定的毒性，因此，通常会通过颜色识别，防止误食

另外，随着乙二醇浓度的增加，溶液的导热系数降低，运动粘度增大，其对流换热系数降低，同时，流动阻力也有所增加。因此，如果没有结冰风险，尽可能采用纯水。