热传导的效果随冷却液流动由层流转变为湍流而增大。
对于层流,只能通过层与层之间的热传导来传递热量。但是对于湍流,径向扩散使得热量通过传导和对流两种方式进行传递。从而效率得以大幅提升。
左图:层流、右图:湍流
由于热传导的增幅会随着冷却液流动转变为湍流而减小,因此雷诺数超过 10,000 后无需增大冷却液流动速率。否则,热传导的小幅、边际提升将被冷却管道中更高的压力降(意味着更多的泵送消耗)所抵消。
流体呈湍流后,进一步增加冷却液流动速率对热流速或冷却时间的改善微乎其微,但会使压力降和泵送消耗显著增加。此概念如下图所示。
流动速率
其中,M = 最大热流动速率,C = 冷却时间、F = 热流动速率,P = 压力降。
冷却液流动时会选择流阻最小的路径。在某些管道中使用限流塞可将冷却液流重新引导至其他具有高热负载的冷却管道。