第六章 液体冷却 1
一、前言 1
二、液体冷却的基本原理 1
（一）液体传导 1
（二）液体对流 2
三、对流换热时的应用方程式 2
（一）自然对流 2
（二）管内强迫对流 3
四、液体冷却系统 4
（一）直接液体冷却 4
1．电子器件直接浸入液体中的冷却 4
2．直接强迫液体冷却 5
3．直接液体冷却中要注意的几个问题 5
（二）间接液体冷却 5
五、液体冷却系统设计 6
（一）设计依据 6
（二）确定冷却方案 6
（三）设计计算 7
1．选择冷却液 7
（1）评价冷却液传热性能的综合指标 8
（2）直接液体冷却的冷却液 8
（3）间接液体冷却的冷却液 10
2．确定冷却液的温度、流量和压力 10
（1）冷却水的温度 10
（2）冷却水的流量 10
（3）冷却水的压力 11
3．冷却水套的设计计算 11
（1）水套设计计算 12
（2）计算在环形间隙δ内的对流放热系数α 13
（3）核算电子器件发热表面温度ta 13
4．液冷计算的另一种方法——表面温升法 14
5．速调管、大功率三四极管水冷计算示例 15
6．换热器的种类与选用 19
（1）常用换热器种类 19
（2）换热器的选择原则 20
7．管道与阀门 21
8．冷却系统压力损失 22
（1）管道内流体常用流速范围 22
（2）管径、流量、流速关系换算图 23
（3）管径换算表（适用于水） 23
（4）系统压力损失计算 25
9．泵的选用 35
（1）F型悬臂耐腐蚀离心泵 36
（2）FS型塑料耐腐蚀离心泵 40
W型、WZ型旋涡泵（新系列） 47
（4）泵的安装高度计算 50
10．冷却系统的控制和保护 51
（1）水流接点 51
（2）温度接点 53
（3）压力接点 54
11．冷却系统中的腐蚀及予防 55
（1）由于金属在水中溶解的自然趋势而形成的腐蚀 55
（2）电化学腐蚀 56
（3）水中加防冻剂所引起的腐蚀 61
（4）X射线辐射引起的腐蚀 61
（5）水冷系统中减少腐蚀的设计原则 61
12．电子设备水冷系统中水质要求及使用维护 62
第七章 蒸发冷却 64
一、概述 64
二、沸腾换热机理 64
三、蒸发冷却系统计算 66
（一）电子管总功耗计算 66
（二）电子管的蒸发水量 67
（三）产生的蒸汽量 67
（四）蒸发锅最小直径Do的确定 67
（五）确定汽室高度 69
（六）汽水分离器的形式 70
（七）蒸发锅与电子管的接触形式 70
（八）蒸发锅的主要加工工艺 70
（九）蒸汽管道管径计算 71
（十）冷凝水回水管道管径计算 71
（十一）蒸汽管道和冷凝水回水管路绝缘管长度确定 72
（十二）均压管 72
（十三）蒸汽管道阻力计算 72
（十四）控制水箱 73
（十五）蒸发锅的静态水位 75
四、蒸发冷却系统的保护 75
（一）水位保护 75
（二）蒸汽压力保护 78
（三）排气阀 79
（四）防腐蚀保护 79
（五）二次水（外循环）系统的水流量和温度保护 79
五、水质要求 80
六、蒸发冷却的二次冷却形式 80
（一）蒸汽——水冷式冷凝器 80
（二）蒸汽——强制风冷式冷凝器 83
（三）自然冷却式冷凝器 87
七、蒸发冷却系统安装要求 90
（一）蒸汽管道安装要求 90
（二）冷凝水回水管道安装要求 90
（三）透气管安装 91
（四）均压管安装 91
（五）冷凝器安装高度 91
八、蒸发冷却系统试机 92
九、设计举例 92
十、蒸发冷却系统的另几种结构形式 97
（一）下出汽锅系统 97
（二）直接汽化冷却系统 98
十一、蒸发冷却系统的使用和维护 99
第八章 换热器 100
一、概况 100
二、换热器的设计基础 100
（一）常用的传热准则 100
（二）基本传热公式 102
（三）有效温度差△t的计算 103
1．对数平均温度差 103
2．算术平均温度差 106
（四）流体的平均温度 107
（五）换热器设计、选用的一般程序 108
三、列管式换热器的设计 109
（一）列管式换热器的种类和结构 109
（二）列管式换热器的主要构件及其参数选择 110
1．传热管 110
2．管长及管径的选择 110
3．流体通过壳程及管程的选择依据 111
4．流速的选择 111
5．管侧行程数Z的确定 111
6．传热管的布置和排列间距 112
7．管子根数和壳内径的关系 113
8．折流板的形状和间隔 114
9．缓冲板 114
10．管板与管子的连接 115
（三）无相变的列管式换热器设计 115
1．管内侧对流换热系数αi 115
2．壳侧对流换热系数αo 116
3．管壁温度tw 117
4．求换热器的总传热系数K 118
5．管内外流体的压力损失计算 119
（四）列管式蒸汽冷凝器设计 121
1．列管式蒸汽冷凝器的设计特点 121
2．蒸汽在垂直管群（光滑管）外冷凝 122
3．在水平管群（光滑管）管外冷凝 123
4．蒸汽冷凝时的总传热系数K 123
5．冷凝侧的压力损失 124
四、板翅式换热器设计 127
（一）结构 128
（二）结构参数的计算 133
1．选择翅片 133
2．计算有效传热面积及决定传热芯部（板束）各参数 133
3．结构参数计算 134
（三）求换热系数α 134
（四）求翅片效率 140
1．翅片效率ηf 140
2．表面效率（总传热效率）ηo 140
（五）求总传热系数K 141
（六）实际需要的传热面积 141
（七）换热器长度 141
（八）冷凝时的换热系数 142
（九）压力损失的计算 142
（十）板翅式换热器的设计顺序 143
五、螺旋板式换热器 147
（一）结构形式 147
（二）密封方法 149
（三）螺旋板式换热器的特点 149
（四）基本传热公式 150
1．两流体都呈螺旋流动时 150
2．一流体螺旋流动，另一流体轴向流动时 150
（五）螺旋板式换热器的换热系数和总传热系数 150
1．螺旋流动时的换热系数 150
（1）无相变时的对流换热系数 150
（2）冷凝传热（垂直） 152
（3）冷凝液的过冷却（低温冷却） 153
2．轴向流动时的液膜换热系数 153
（1）无相变的对流换热 153
（2）冷凝换热 153
3．总传热系数K 154
（六）压力损失 155
（七）不可拆式螺旋板式换热器形式、基本参数和尺寸 155
六、螺旋管式换热器 163
（一）结构 163
（二）优缺点 163
（三）基本传热公式 164
1．管内侧、壳侧流体均为螺旋状流动时 164
2．管内侧流体呈螺旋流动、壳侧呈轴向流动时 164
（四）对流换热系数α和传热系数K 165
1．螺旋管内对流换热系数 165
（1）管内层流时的对流换热系数αi 165
（2）管内紊流时的对流换热系数αi 166
2．壳侧对流换热系数 167
（1）壳侧螺旋流动时的对流换热系数（无相变时） 167
（2）壳侧轴向流动时的对流换热系数（无相变时） 168
（3）蒸汽在壳侧冷凝时的换热系数αo 168
3．总传热系数K 169
（五）压力损失 169
1．管内侧无相变时流体压力损失 169
2．壳侧压力损失 170
（六）螺旋管式换热器的标准尺寸 171
第九章 管道 174
一、管径系列 174
二、管路的水压试验压力 174
三、钢管主要计算数值表 175
四、常用公称压力下管道壁厚选用表 176
五、管道强度校核 176
六、铜管的最小弯曲半径 177
七、管道坡度 177
八、管径换算表 178
九、管道间距 179
十、管道连接 180
（一）焊接和法兰连接 180
（二）螺纹连接 186
（三）活接头连接 188
（四）插接式连接 192
（五）耐热聚氯乙烯管连接 196
（六）聚乙烯管连接 198
（七）尼龙管连接 201
（八）夹布胶管连接 205
（九）纯胶管连接 206
（十）玻璃钢管连接 206
第十章 物性参数 207
一、空气的物性参数 207
表10—1 干空气的物理性质 207
表10—2 每米3干空气在不同温度下的重量 208
二、水蒸汽的物性参数 209
表10—3 在饱和线上水蒸汽的物性参数 209
三、水的物性参数 210
表10—4 在饱和线上水的物性参数 210
表10—5 水的沸点与大气压的关系 211
表10—6 电子设备水冷系统的用水技术要求 211
表10—7 水的硬度分类 211
表10—8 理想纯水在不同温度时的电阻率 211
表10—9 全国各地水源的水温和硬度 211
四、几种液体的物性参数 214
表10—10 几种液体的物性参数 214
表10—11 氟里昂—113饱和液体的热物理性质 214
表10—12 氟里昂—113饱和蒸汽的热物理性质 215
表10—13 氟里昂—113过热蒸汽的热物理性质 215
五、乙二醇水溶液的物性参数 216
表10—14 乙二醇水溶液的沸点 216
表10—15 乙二醇水溶液的冰点 216
表10—16 乙二醇水溶液的热物理性质 217
表10—17 乙二醇水溶液的比重 220
表11—18 乙二醇及其水溶液的比热 221
六、测温用铜—康铜热电偶温度—电势对照表 222
表10—19 铜—康铜热电偶分度表 222
七、某些材料的物理性能参数 224
表10—20 金属材料及元素的物性参数 224
表10—21 非金属材料的重度、导热系数、比热和线膨胀系数 227
表10—22 常用保温材料性能及规格 228
表10—23 几种常用材料的吸声系数 230
八、气象、地理资料 231
（一）空气的湿度 231
1．绝对湿度 231
2．相对湿度 231
表10—24 空气相对湿度表 232
3．露点 235
4．饱和水蒸汽的压力和密度 235
表10—25 饱和水蒸汽的压力和密度表 236
（二）大气压力、温度与海拔高度的关系 237
表10—26 大气压力、温度与海拔高度的关系表 237
九、各城市的气象参数 238
表10—27 各城市的气象参数 238
十、标准大气表 239
表10—28 标准大气表 239