产品散热设计(二)
动力电池的热管理用冷却剂
常用的动力电池冷却系统冷却剂有空气、水、乙二醇水溶液、硅油、变压器油、含氟化合物和等，下面分别对这几种冷却剂进行介绍。
（1）空气
风冷是冷却方式的一种，即利用空气作为流体冷却电池组。空气是地球上非常洁净的能源之一，风冷冷却系统具有结构简单，成本低，可靠性高和占用空间少等优点；但是风冷冷却效率一般，一般仅用于发热功率密度比较小的场合。
（2）水
从密度、导热系数、动力黏度、冰点、沸点和比热容等方面来看，水大概是冷却液。如果要长期正常运行，需要使用去离子蒸馏水。去离子水（deionized water）是指除去了呈离子形式杂质的纯水。国际标准化组织iso/tc147规定的“去离子”定义为去离子水或不地去除离子物质，主要指采用离子交换树脂处理方法。现在的工艺主要采用ro反渗透的方法制取。去离子水有它的缺点，工作温度只能在0℃-100℃之间。为了解决这个问题需要在水中添加其它冷却剂，例如乙二醇，这时工作温度范围可以扩展到-24℃-105℃，但是乙二醇的导热系数较低，会降低整体的导热性能。如果回路中使用铜和铝等材料，就需要考虑乙二醇对材料的腐蚀性。
（3）硅油
硅油是一种很有效的冷却剂，它的凝点一般小于-50℃，有的甚至可以达到-70℃，其在低温下可以长期贮存而黏度不会发生变化。硅油具有良好的热氧化稳定性，如热分解温度大于300℃，蒸发损失小，黏度变化小。但是硅油的具有热膨胀系数比较大，可能产生超压问题，具有一定的吸湿性，表面张力小（易从机器中泄漏）等缺点，然而这些问题可以通过优化设计减少甚至杜绝。
（4）变压器油
变压器油又称为绝缘油，是指通过石油炼制的矿物型绝缘油，凝固点一般小于-45℃。变压器油的耐电强度和传热性能都比较好，因此目前国内外的电气设备，尤其是大中型电力变压器及电抗器等基本上都采用油浸式结构，而且变压器油起着绝缘和散热的双重作用。
（5）
是脂肪酸的三甘油酯。具有流动性好的优点，精制在-22℃时仍可流动，-50℃急冷后无混浊。的相对介电常数约为4.3，在常见的油脂中为。用为原料制造的聚氨酯胶黏剂具有良好的低温性能、耐水解性以及优良的电绝缘性。用途广泛，多用在药品、化妆品、润滑油、润滑剂、金属加工油、纤维油剂、涂料、塑料、粘合剂、可塑剂等方面。
（6）氟化液
氟化液是一种黏度与水近似的液体，具有优秀的导热性。氟化液常用于稀释溶剂，清洗颗粒杂质以及冷却电子器件。
冷板散热
冷板是一种单流体的热交换器，经常用做电子设备的底座，它通过空气、水或者其它冷剂在通道内强迫对流，带走安装在其上的电子设备或元器件的耗热器。
常用冷板按其所用冷剂不同可分为气冷式冷板和冷液板两类。气体式冷板一般是以空气为介质，使其与冷板对流，从而带走电子设备的耗散热。冷液板采用液体为介质，需要以下一些关键的注意点：
（1）液体冷却系统用泵
在液体冷却系统中，为了选择合适的泵，必须计算冷却液流过全系统总压力损失。通常要计算三个主要的压降。
① 摩擦压降，它由液体的速度和管内的表面粗糙决定。
② 高度差压降。
③ 由弯头、三通和过渡段等附件引起的压降。这些附件常常是电子设备液体冷却系统的主要压降源。
（2）存储和膨胀箱
用来冷却电子设备的冷却液系统常采用全密封结构。因此，必须采取一些措施来吸纳由于温度升高和流体热膨胀而增加的体积。此外，还必须去除冷却剂中的空气，提供某种缓冲装置来降低系统的压力波动。所有这些都是用膨胀箱来完成的，膨胀箱也起着液体冷却剂存储箱的作用。
（3）液体冷却液
冷却剂是冷却系统中的一部分，它在冷却系统中循环，将工作中产生的热量带走，最终保证系统能够在正常温度下运行。这样对冷却剂的要求就非常苛刻，冷却剂特性主要有以下五个方面：
a)冷却液的热特性。包括导热系数、比热容、密度、黏度、膨胀系数和表面 张力等。
b)物理特性。使用冷却液的方便性和安全性、包括适当的沸水和冰点。
c)电气特性。包括介电强度、体积电阻率、介电常数和损耗因素等。
d)相容性。与元器件的相容性要好，不产生化学反应，热稳定性要好，不易 挥发。
e)经济型。成本要低。
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（2）水
从密度、导热系数、动力黏度、冰点、沸点和比热容等方面来看，水大概是冷却液。如果要长期正常运行，需要使用去离子蒸馏水。去离子水（deionized water）是指除去了呈离子形式杂质的纯水。国际标准化组织iso/tc147规定的“去离子”定义为去离子水或不地去除离子物质，主要指采用离子交换树脂处理方法。现在的工艺主要采用ro反渗透的方法制取。去离子水有它的缺点，工作温度只能在0℃-100℃之间。为了解决这个问题需要在水中添加其它冷却剂，例如乙二醇，这时工作温度范围可以扩展到-24℃-105℃，但是乙二醇的导热系数较低，会降低整体的导热性能。如果回路中使用铜和铝等材料，就需要考虑乙二醇对材料的腐蚀性。
（3）硅油
硅油是一种很有效的冷却剂，它的凝点一般小于-50℃，有的甚至可以达到-70℃，其在低温下可以长期贮存而黏度不会发生变化。硅油具有良好的热氧化稳定性，如热分解温度大于300℃，蒸发损失小，黏度变化小。但是硅油的具有热膨胀系数比较大，可能产生超压问题，具有一定的吸湿性，表面张力小（易从机器中泄漏）等缺点，然而这些问题可以通过优化设计减少甚至杜绝。
（4）变压器油
变压器油又称为绝缘油，是指通过石油炼制的矿物型绝缘油，凝固点一般小于-45℃。变压器油的耐电强度和传热性能都比较好，因此目前国内外的电气设备，尤其是大中型电力变压器及电抗器等基本上都采用油浸式结构，而且变压器油起着绝缘和散热的双重作用。
（5）
是脂肪酸的三甘油酯。具有流动性好的优点，精制在-22℃时仍可流动，-50℃急冷后无混浊。的相对介电常数约为4.3，在常见的油脂中为。用为原料制造的聚氨酯胶黏剂具有良好的低温性能、耐水解性以及优良的电绝缘性。用途广泛，多用在药品、化妆品、润滑油、润滑剂、金属加工油、纤维油剂、涂料、塑料、粘合剂、可塑剂等方面。
（6）氟化液
氟化液是一种黏度与水近似的液体，具有优秀的导热性。氟化液常用于稀释溶剂，清洗颗粒杂质以及冷却电子器件。
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冷板是一种单流体的热交换器，经常用做电子设备的底座，它通过空气、水或者其它冷剂在通道内强迫对流，带走安装在其上的电子设备或元器件的耗热器。
常用冷板按其所用冷剂不同可分为气冷式冷板和冷液板两类。气体式冷板一般是以空气为介质，使其与冷板对流，从而带走电子设备的耗散热。冷液板采用液体为介质，需要以下一些关键的注意点：
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在液体冷却系统中，为了选择合适的泵，必须计算冷却液流过全系统总压力损失。通常要计算三个主要的压降。
① 摩擦压降，它由液体的速度和管内的表面粗糙决定。
② 高度差压降。
③ 由弯头、三通和过渡段等附件引起的压降。这些附件常常是电子设备液体冷却系统的主要压降源。
（2）存储和膨胀箱
用来冷却电子设备的冷却液系统常采用全密封结构。因此，必须采取一些措施来吸纳由于温度升高和流体热膨胀而增加的体积。此外，还必须去除冷却剂中的空气，提供某种缓冲装置来降低系统的压力波动。所有这些都是用膨胀箱来完成的，膨胀箱也起着液体冷却剂存储箱的作用。
（3）液体冷却液
冷却剂是冷却系统中的一部分，它在冷却系统中循环，将工作中产生的热量带走，最终保证系统能够在正常温度下运行。这样对冷却剂的要求就非常苛刻，冷却剂特性主要有以下五个方面：
a)冷却液的热特性。包括导热系数、比热容、密度、黏度、膨胀系数和表面 张力等。
b)物理特性。使用冷却液的方便性和安全性、包括适当的沸水和冰点。
c)电气特性。包括介电强度、体积电阻率、介电常数和损耗因素等。
d)相容性。与元器件的相容性要好，不产生化学反应，热稳定性要好，不易 挥发。
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