乙二醇水溶液
關注創建者：匿名 創建時間：2022-05-23
乙二醇水溶液的實例教程
液冷散熱采用高比熱容的冷卻液，具有散熱功率大、均勻性好、結構緊湊等優勢，在大功率電力半導體器件散熱中被廣泛采用。冷卻液主要采用乙二醇-水溶液，本文將主要介紹不同濃度的乙二醇水溶液的散熱性能。
乙二醇水溶液簡介
水作為一種常見而優秀的載冷液，因其低廉的成本和出色的換熱性能，在液冷散熱中得到了廣泛應用。雖然水的物理特性都很優秀，但其冰點為0℃使得其不具備在低溫環境下工作。為解決這一問題，在水溶液中添加乙二醇可以降低溶液的冰點。乙二醇（ethylene glycol）又名“甘醇”、“1,2-亞乙基二醇”，簡稱EG。化學式為(CH2OH)2，是最簡單的二元醇。隨著乙二醇濃度增加，水溶液冰點不斷降低，最低可達零下48℃，使得液冷散熱器內的冷卻液不易結冰。
展開 2、液冷模式電池熱管理設計
2.1、系統組成
基于液體的熱管理系統可同時實現對電池冷卻和加熱，系統主要包括液冷板、管路、低溫散熱器、電池冷卻器、冷卻液循環泵、PTC水加熱器、水箱以及冷源等。其中低溫散熱器、電池冷卻器、循環水泵、PTC水加熱器和整車熱管理系統集成或者集成于獨立冷源，公眾號-新能源電池熱管理。
2.2、系統原理
基于液體的電動汽車動力電池熱管理具體工作原理如圖1所示。
電池包不需要冷卻時(如電池包內溫度25℃)，則不啟動制冷系統和電池包液冷系統。
低溫散熱工況：當外界環境溫度不高(如10℃)，電池包內部溫度較高(如35℃)時，暫不用開啟空調壓縮機，通過循環泵使冷卻液在液冷系統循環，帶走電池熱量，最終熱量通過低溫散熱器散發，從而達到對電池包的降溫的目的。
高溫散熱工況：當外界環境溫度較高(如40℃)，電池包內部溫度較高(如45℃)時，此時溫差較小，如果只通過低溫散熱循環來冷卻電池包比較困難，所以關閉低溫散熱器的冷卻回路。開啟制冷系統，此時電池冷卻器可以看作蒸發器，吸收冷卻液(乙二醇水溶液)熱量，冷卻液降溫后進入冷板對電池包進行冷卻。
加熱工況：當外界環境溫度低于0℃時，需要開啟加熱裝置，循環水泵，關閉低溫散熱回路和制冷系統，通過加熱裝置加熱乙二醇水溶液，輸送到冷板對電池包進行加熱。
根據上述產熱模型計算出電池的發熱功率，并結合系統組成和工作原理得到所需換熱面積和冷卻液流量，然后進行液體熱管理冷板和管路設計。具體設計結果如圖2所示。
展開 2、液冷模式電池熱管理設計
2.1、系統組成
基于液體的熱管理系統可同時實現對電池冷卻和加熱，系統主要包括液冷板、管路、低溫散熱器、電池冷卻器、冷卻液循環泵、PTC水加熱器、水箱以及冷源等。其中低溫散熱器、電池冷卻器、循環水泵、PTC水加熱器和整車熱管理系統集成或者集成于獨立冷源，公眾號-新能源電池熱管理。
2.2、系統原理
基于液體的電動汽車動力電池熱管理具體工作原理如圖1所示。
電池包不需要冷卻時(如電池包內溫度25℃)，則不啟動制冷系統和電池包液冷系統。
低溫散熱工況：當外界環境溫度不高(如10℃)，電池包內部溫度較高(如35℃)時，暫不用開啟空調壓縮機，通過循環泵使冷卻液在液冷系統循環，帶走電池熱量，最終熱量通過低溫散熱器散發，從而達到對電池包的降溫的目的。
高溫散熱工況：當外界環境溫度較高(如40℃)，電池包內部溫度較高(如45℃)時，此時溫差較小，如果只通過低溫散熱循環來冷卻電池包比較困難，所以關閉低溫散熱器的冷卻回路。開啟制冷系統，此時電池冷卻器可以看作蒸發器，吸收冷卻液(乙二醇水溶液)熱量，冷卻液降溫后進入冷板對電池包進行冷卻。
加熱工況：當外界環境溫度低于0℃時，需要開啟加熱裝置，循環水泵，關閉低溫散熱回路和制冷系統，通過加熱裝置加熱乙二醇水溶液，輸送到冷板對電池包進行加熱。
根據上述產熱模型計算出電池的發熱功率，并結合系統組成和工作原理得到所需換熱面積和冷卻液流量，然后進行液體熱管理冷板和管路設計。具體設計結果如圖2所示。
展開 1. 檢查結構文件
有些結構文件存在少幾個氫原子或者側鏈的情況，所以先用spdbv軟件打開結構文件，該軟件可自動補加缺失的分子，用這個軟件打開結構文件，再另存一下結構即可。
Spdbv軟件是windows版本，可在網上直接搜索下載：http://www.genebee.msu.su/spdbv/text/getpc.htm
2. 準備參數文件
做動力學需要一些參數文件，具體文件中各項的內容還是看說明書吧，這個網址上有幾個例子，這里拿第一個例子來做，該教程中提供了所有的參數文件http://www.mdtutorials.com/gmx/lysozyme/index.html
3. 在ubuntu中創建新的文件夾
為了整潔一些，做某個分子的動力學就建立一個文件夾，把參數文件和結構文件放里面，在里面做分子動力學，這樣產生的所有文件就都在一起了，以免與其他文件混在一起，創建新文件夾和window系統一樣，鼠標右鍵創建新文件夾即可。
【下面的步驟建議結合中英文教程一起看：
“https://jerkwin.github.io/9999/10/31/GROMACS中文教程/#1-水中的溶菌酶gmx-50“
“http://www.mdtutorials.com/gmx/lysozyme/01_pdb2gmx.html”
】
重要的地方是先檢查pdb結構文件是否有問題，如是否缺失原子，這個結構是否是最佳結構等，如果不檢查好，后續做完后才發現結構文件有問題就白忙乎了……這方面我吃過很多虧。
4. 生成拓撲文件（假設這里要做lysozyme.pdb的分子動力學，gromacs 5.0版本以上的軟件都要在命令前加gmx，5.0以下的版本不加gmx，以下命令行均用紅色字體表示）
gmx pdb2gmx -ignh -f lysozyme.pdb
展開 工采網代理的電容型液位溫度傳感器-MOLT（Minyuan Oil Level & Temperature）通過專用電容傳感芯片-MDC04或MCP61，配合金屬同心圓檢測電極結構，接觸式測量油液或水溶液液位的線性變化；溫度通過數字溫度芯片-M1820采集，經過嵌入式微處理器對測量的電容液位數值進行溫度補償、算法轉換后直接輸出液位信息。多應用于電網變壓器油液、汽車機油等工業接觸式液位檢測應用；以及水溶液液位插入式檢測應用等領域。
Modbus Poll用于測試和調試Modbus從設備，該軟件支持ModbusRTU、ASCII、TCP/IP協議，可以讀取和寫入多種類型的寄存器，包括離散輸入、線圈、輸入寄存器和保持寄存器。它支持多種數據類型，比如浮點、雙精度、長整型，并支持Excel導出。
規格參數：
供電電壓：DC 3.3V~5V（紋波 100mV）
工作電流：<15mA@5V
液位量程：0mm~70mm（可定制）
液位精度：±1mm
工作環境溫度：-20℃~+105℃
測溫精度：1℃
輸出方式：UART（Modbus 協議，波特率 9600）
模組尺寸：Φ22±0.2mm，厚 1.6mm
金屬同心管：Φ15 x 100mm（可定制）
電容型液位溫度傳感器-MOLT具有靈敏度高、測量精確、運行穩定、功耗低、易于使用等特點，充分考慮了惡劣環境下的可靠性，結合國產化供應鏈優勢，廣泛應用于電網變壓器油液、汽車機油等工業接觸式液位檢測應用；以及水溶液液位插入式檢測應用等領域中展現廣泛的應用潛力。如需進一步技術細節或采購信息，可聯系工采網“在線客服”
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電容式液位傳感器是一種基于電容變化原理來檢測液位高度的傳感器，廣泛應用于工業自動化控制、化工、石油、食品加工、水處理等多個領域。其核心工作原理在于利用被測液體與傳感器電極之間形成的電容變化來反映液位的高低。具體來說，電容式液位傳感器通常由一個或多個電極（探極）以及一個參考電極（或稱為地電極）組成，這些電極被安裝在容器內部或外部，根據液位的變化，電極與液體之間的介電常數會發生變化，從而導致電容量的改變
目前常用介質有水、乙二醇水溶液、純乙二醇、空調制冷劑和硅油等。
整體上液冷系統的換熱系數高、比熱容大、冷卻速度快，且液體比熱容不受海拔和氣壓的影響適用范圍較廣。同時，結構較為緊湊，空間占比小。
開啟制冷系統，此時電池冷卻器可以看作蒸發器，吸收冷卻液(乙二醇水溶液)熱量，冷卻液降溫后進入冷板對電池包進行冷卻。
加熱工況：當外界環境溫度低于0℃時，需要開啟加熱裝置，循環水泵，關閉低溫散熱回路和制冷系統，通過加熱裝置加熱乙二醇水溶液，輸送到冷板對電池包進行加熱。
液冷板內冷卻液為50%乙二醇水溶液，入口為速度入口邊界條件，為0.1 m/s，流動狀態為層流。出口為壓力出口，為1atm(101325 Pa)。液冷板為鋁。
開啟制冷系統，此時電池冷卻器可以看作蒸發器，吸收冷卻液(乙二醇水溶液)熱量，冷卻液降溫后進入冷板對電池包進行冷卻。
加熱工況：當外界環境溫度低于0℃時，需要開啟加熱裝置，循環水泵，關閉低溫散熱回路和制冷系統，通過加熱裝置加熱乙二醇水溶液，輸送到冷板對電池包進行加熱。
通過冷卻液在機箱內循環和冷凝器內乙二醇水溶液的外循環（雙循環系統）實現高效散熱，確保服務器運行穩定。
由于冷卻液在循環散熱過程中發生了相變，相變液冷傳熱效率更高，并且無需泵機驅動冷卻液體循環，因此浸沒式相變液冷相比冷板式液冷和浸沒式單相液冷，具有更優的傳熱效果，可以滿足高發熱元器件對散熱的極端要求，使得服務器可以保持滿功率運行，是液冷中最節能、最高效的制冷模式。
方向表示平行于電池方向面的水平方向和豎直方向， x、 y、 z 方向導熱系數分別為：
電池單體的定壓比熱容Cp 一般視為常數，其數值大小與各組成材料的性質有關，通過質量加權法計算得到
電池單體的密度由電池質量與電池體積之比得到電池平均密度
根據式（2） – 式（5）得到電池相關的熱物性參數，液冷板和下殼體的材料為鋁，導熱墊的材料為硅膠，冷卻液的材料為50% 乙二醇水溶液
液體一般為水，在嚴寒和寒冷地區，為了防止結霜、結冰，宜采用乙烯乙二醇水溶液；并應根據當地室外溫度的高低和乙烯乙二醇的凝固點，選擇采用不同的濃度。
熱回收方式
循環式：熱回收器和水箱之間通過循環泵循環加熱熱水。
定溫出水式：冷水進入熱回收器加熱后通過定溫電動閥間斷式排到水箱。
熱回收器類型：殼管式熱回收器和板式熱回收器。
冷卻液主要采用乙二醇-水溶液，本文將主要介紹不同濃度的乙二醇水溶液的散熱性能。
普通汽車包括新能源汽車的防凍液是乙二醇的水溶液，在同等溫度下的比熱容略低于純水，但還是要比空氣高很多。
————————————新能源汽車的電機水冷系統通常不是獨立的，而是和電池包，以及電控系統的冷卻，形成一個完整的熱管理系統。在電機殼體的內部，也有類似于內燃機缸體內部那樣的水道，冷卻液通過水泵的驅動在中間流動，從而達到散熱效果。
