Водяное охлаждение – это метод отвода тепла от узлов и промышленного оборудования. Испарительное охлаждение с использованием воды часто более эффективно, чем воздушное охлаждение . Вода недорогая и нетоксичная; однако он может содержать примеси и вызывать коррозию.
Водяное охлаждение обычно используется для охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей и электростанций . Водяные охладители, использующие конвективную передачу тепла, используются внутри высокопроизводительных персональных компьютеров для снижения температуры процессоров и других компонентов.
Другие области применения включают охлаждение смазочного масла в насосах ; для охлаждения в теплообменниках ; для охлаждения зданий в системах отопления, вентиляции и кондиционирования и в чиллерах .
Вода недорогая, нетоксичная и доступна на большей части земной поверхности. Жидкостное охлаждение обеспечивает более высокую теплопроводность, чем воздушное охлаждение. Вода обладает необычно высокой удельной теплоемкостью среди обычных жидкостей при комнатной температуре и атмосферном давлении, что позволяет эффективно передавать тепло на расстояние с низкими скоростями массообмена. Охлаждающую воду можно рециркулировать через рециркуляционную систему или использовать в однопроходной прямоточной системе охлаждения (OTC). Высокая энтальпия испарения воды позволяет использовать эффективное испарительное охлаждение для удаления отработанного тепла в градирнях или прудах-охладителях . [1] Рециркуляционные системы являются открытыми, если они основаны на испарительном охлаждении, или закрытыми , если отвод тепла осуществляется в теплообменниках , то есть с незначительными потерями на испарение. Теплообменник или конденсатор может отделять бесконтактную охлаждающую воду от охлаждаемой жидкости , [2] или контактная охлаждающая вода может напрямую попадать на такие предметы, как пильные полотна, где разница фаз позволяет легко отделить. Экологические нормы подчеркивают пониженную концентрацию отходов в воде бесконтактного охлаждения. [3]
Вода ускоряет коррозию металлических деталей и является благоприятной средой для биологического роста. Растворенные минералы в природных источниках воды концентрируются за счет испарения, образуя отложения, называемые накипью. Охлаждающая вода часто требует добавления химикатов для минимизации коррозии и изоляции отложений накипи и биообрастания. [4]
Вода содержит различное количество примесей, возникающих в результате контакта с атмосферой, почвой и контейнерами. Будучи одновременно электрическим проводником и растворителем ионов металлов и кислорода, вода может ускорить коррозию охлаждаемого оборудования. Реакции коррозии протекают быстрее с повышением температуры. [4] Сохранность оборудования в присутствии горячей воды была улучшена за счет добавления ингибиторов коррозии, включая цинк , хроматы и фосфаты . [5] [6] Первые два вызывают опасения по поводу токсичности; [7] и последнее было связано с эвтрофикацией . [8] Остаточные концентрации биоцидов и ингибиторов коррозии представляют потенциальную опасность для безрецептурных систем и продувок из открытых систем рециркуляции охлаждающей воды. [9] За исключением машин с коротким расчетным сроком службы, закрытые рециркуляционные системы требуют периодической обработки или замены охлаждающей воды, что вызывает аналогичную озабоченность по поводу окончательной утилизации охлаждающей воды, содержащей химические вещества, используемые с предположениями об экологической безопасности закрытой системы. [10]