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數學公式

數學公式: 水冷散熱計算器
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  1. Mass flow rate

    Mass flow rate: 水冷散熱計算器

    Volumetric flow (L/min) converted to mass flow (kg/s) using coolant density.

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結果

冷卻液帶走的熱量
697.67
瓦特(W)
散熱量 0.698 kW
質量流量 0.0167 kg/s
公式 Q = ṁ × c × ΔT

什麼是水冷散熱計算器?

這個計算器利用熱傳遞的基本公式 \(Q = \dot{m} \cdot c \cdot \Delta T\),來推算一套液冷迴路能夠帶走多少熱量。它廣泛應用於 PC 水冷、工業冰水機、雷射冷卻、引擎水套,以及任何靠泵浦推動流體來散熱的密閉迴路。計算結果會以瓦特(W)與千瓦(kW)顯示。

水冷迴路示意圖,顯示流體流經熱源與散熱器
水冷迴路從熱源吸收熱量,並透過循環水將其帶走。

使用方式

請輸入冷卻液的流量(公升/分鐘)、進出水之間的溫升(\(\Delta T\),單位 °C)、冷卻液密度(水約為 1000 kg/m³),以及比熱(水約為 4186 J/kg·°C)。計算器會先把體積流量換算成質量流量,再乘上比熱與溫差,得出帶走的熱量。

公式說明

質量流量 \(\dot{m}\)(kg/s)等於體積流量先除以 1000(L 換算成 m³)、再除以 60(分鐘換算成秒),最後乘上密度。 $$\dot{m} = \frac{\text{flow (L/min)}}{1000 \times 60} \cdot \rho$$ 將 \(\dot{m}\) 乘以比熱 \(c\) 與溫差 \(\Delta T\),就能得到以瓦特為單位的 \(Q\)——也就是流體單位時間帶走的熱功率。 $$Q = \dot{m} \cdot c \cdot \Delta T$$ 流量越大或溫升越高,帶走的熱量都會越多。

示意圖顯示加熱塊進出口溫度與質量流量
排出的熱量等於質量流量 × 比熱 × 溫升(\(\Delta T = T_{\text{出}} - T_{\text{進}}\))。

實際範例

假設一套迴路以 2 L/min 的水流運作,溫升為 10 °C。質量流量 $$\dot{m} = \left(2 \div 1000 \div 60\right) \times 1000 = 0.03333 \ \text{kg/s}$$ $$Q = 0.03333 \times 4186 \times 10 \approx \mathbf{1395 \ W \ (1.4 \ kW)}$$ 若把流量加倍到 4 L/min,散熱量也會加倍,約達 2790 W。

常見問題

密度與比熱該填多少?室溫下的純水約為 1000 kg/m³、4186 J/kg·°C。若使用水與乙二醇的混合液,比熱會較低(約 3300~3800 J/kg·°C),密度則略高。

\(\Delta T\) 是指進水還是出水溫度?\(\Delta T\) 指的是兩者的差值(出水溫度減進水溫度),也就是冷卻液流經熱源後所升高的溫度。

如何換算成 BTU/hr?把瓦特數乘以 3.412 即可。

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