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数学公式

数学公式: 水冷散热计算器
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  1. Mass flow rate

    Mass flow rate: 水冷散热计算器

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

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结果

冷却液带走的热量
697.67
瓦(W)
带走的热量 0.698 kW
质量流量 0.0167 kg/s
公式 Q = ṁ × c × ΔT

什么是水冷散热计算器?

本计算器基于基本传热公式 \(Q = \dot{m} \cdot c \cdot \Delta T\),计算液冷回路能够带走多少热量。它广泛应用于电脑水冷、工业冷水机、激光冷却、发动机冷却水套,以及任何依靠泵送流体带走热能的闭式回路。计算结果以瓦(W)和千瓦(kW)给出。

水冷回路示意图,显示流体流经热源和散热器
水冷回路从热源吸收热量,并通过循环水将其带走。

如何使用

输入冷却液的流量(升/分钟)、冷却液出口与进口之间的温升(\(\Delta T\),单位 °C)、冷却液密度(水 ≈ 1000 kg/m³)以及它的比热容(水 ≈ 4186 J/kg·°C)。工具会先把体积流量换算为质量流量,再乘以比热容和温差,即可得出带走的热量。

公式解析

质量流量 \(\dot{m}\)(kg/s)等于体积流量除以 1000(升→立方米)再除以 60(分钟→秒),然后乘以密度。把 \(\dot{m}\) 乘以比热容 \(c\) 和温差 \(\Delta T\),就得到以瓦为单位的 \(Q\)——也就是流体每秒带走热能的速率。

$$Q = \dot{m} \cdot c \cdot \Delta T$$

$$\dot{m} = \frac{\text{flow (L/min)}}{1000 \times 60} \cdot \rho$$流量越大或温升越高,都能带走更多热量。

示意图显示加热块进出口温度与质量流量
排出的热量等于质量流量 × 比热容 × 温升(\(\Delta T = T_{\text{出}} - T_{\text{进}}\))。

计算示例

某回路以 2 L/min 的流量循环水,温升为 10 °C。质量流量 =(2 ÷ 1000 ÷ 60)× 1000 = 0.03333 kg/s。

$$\dot{m} = \frac{2}{1000 \times 60} \times 1000 = 0.03333 \ \text{kg/s}$$

$$Q = 0.03333 \times 4186 \times 10 \approx \mathbf{1395 \ \text{W} \ (1.4 \ \text{kW})}$$若把流量翻倍到 4 L/min,带走的热量也随之翻倍,约为 2790 W。

常见问题

密度和比热容该取什么值?常温下的纯水:1000 kg/m³ 与 4186 J/kg·°C。水/乙二醇混合液的比热容更低(约 3300–3800 J/kg·°C),密度则略高。

\(\Delta T\) 指的是进口温度还是出口温度?\(\Delta T\) 是温差(出口减进口)——即冷却液流经热源时升高的温度。

如何换算成 BTU/hr?把瓦数结果乘以 3.412 即可。

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