液冷散热系统概述
1 液冷设计概述
热量转移过程有大量液态流体参与的热设计方案，可以认为是液冷设计。在消费电子，尤其是手机、平板电脑等内部空间受限的产品中，有时某些厂家“夸张地”把热管或者蒸汽腔的使用也归结为液冷设计的范畴。虽然热管内确实有液体存在，但这些液体份量极小，其循环也不必使用泵，而是借助重力或者毛细力实现回流，其充当的是一种低热阻的导热结构件，结构的灵活性受到了很大限制。应该说，热管的使用，仅是一种形式上的液冷设计，一般来讲，并不将其归类到液冷设计的范畴。
通常，根据发热元件与液体介质的不同接触方式，液体冷却又被分为直接液冷和间接液冷。下面分别概述这两种冷却方式。
1.1直接液冷
直接液冷又称浸没式液冷，即设备直接浸泡在液体中进行冷却的方法。目前技术尚不成熟，未得到大规模商用。其难点在于冷却液的稳定性、系统的密封、系统内部的压力控制等。
直接液冷图示
浸没式液冷的维护面临很大挑战。浸没式液冷的工质一般有矿物油和氟化液两类。其中，矿物油沸点高，不易挥发，密封要求低，但矿物油粘度较大，将设备取出冷却池后，将附着大量工质，难以处理。而电子氟化液粘度低，易挥发，设备取出冷却池后附着的液体少且会迅速挥发，无工质附着问题，便于插拔线缆、更换板卡的动作。但由于沸点低，挥发性强，设备密封性要求极高，否则，冷却工质的逃逸会持续降低冷却效率，且氟化液价格高昂，定期补液不仅增加维护费用，还将提高冷却成本。冷却剂的泄露，有时还会对环境产生影响。因此，密封不严对低沸点工质的直接液冷系统影响很大。
使用低沸点工质的浸入式液冷时，密封性设计还要考虑设备内部气压问题。工质的持续沸腾生成的气体会增加系统内部的压强，如果工质的冷凝环节出现故障，沸腾的气体不能及时重新液化，内部的气压就可能丧失平衡，逐渐上升，甚至导致“爆缸”等毁灭性事故。因此，直接液冷设计需要一整套综合管理系统，充分考虑复杂系统各部分的异常情况处理。
1.2 间接液冷
间接液冷实际上就是常见的冷板或冷头+冷排的设计。元器件发出的热量通过连续流动着液体的冷板带走，流经冷排时热量散逸，温度降低。降低温度后的流体再返回冷板，继续吸热，如此完成循环。
封闭式单循环液冷系统
水冷散热是目前最常用间接液冷技术。
2液冷散热的优缺点
液冷设计是电子产品功率发展到一定阶段后的热管理方案。正如自然散热和强制散热一样，液体冷却也有自己的优缺点。
| 优点 | 缺点 |
| 1. 液体工质载热能力更强，能够实现热量的定向流动
2. 通过载热介质的主动流动转移热量，发热端和散热端温差更低 3. 散热端与发热端分离，系统中不同位置的温度不均匀性相对更弱 4. 便于实现产品高防护 5. 设计灵活，分散式散热 6. 高温环境适应能力强 7. 工质的体积比热容大，可以缓冲热冲击，降低发热元件温变速率 | 1. 冷却成本高（相对于风冷）
2. 冷却系统的可靠性相对较低，引入了腐蚀、漏液、堵塞等风险 3. 受环境条件的限制，比如超低温环境 4. 系统复杂度更高 |
从工作原理上讲，一个完整的液冷设计系统实际上必须包含空气冷却设计部分。因此，对于液冷设计工程师而言，除了液冷系统中特有的问题，也需要同时了解散热器的加工工艺、风扇选型等空气冷却设计知识。
