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一套液冷散热系统必须具有以下部件：水冷块、循环液、水泵、管道和水箱或换热器。
水冷块是一个内部留有水道的金属块，由铜或铝制成，与CPU接触并将吸收CPU的热量。循环液由水泵的作用在循环的管路中流动，如果液体是水，就是我们俗称的水冷系统。吸收了CPU热量的液体就会从CPU上的水冷块中流走，而新的低温的循环液将继续吸收CPU的热量。水管连接水泵、水冷块和水箱，其作用是让循环液在一个密闭的通道中循环流动而不外漏，让液冷散热系统正常工作。水箱用来存储循环液， 换热器就是一个类似散热片的装置，循环液将热量传递给具有大表面积的散热片，散热片上的风扇则将流入空气的热量带走。
根据CPU发热量，以及水泵和换热器的能力不同，水冷系统可以配置成开放式水箱和密闭式水箱。前者利用大容量水箱的自然散热控制制冷液温度，甚至可以省去专用的换热器，缺点是循环液暴露在空气中而变质，占地较大。密闭式水箱设计多半需要换热器，这是目前水冷制品的主流形式，有不少成品可以将所有组件全部置于机箱内部，使用便利性大大提高。
零售的水冷装置分成两种形式，单独的部件或者是成品套件，单独购买各个组件有更高的自由度和能够实现计划中的性能，成品套件则免去了匹配不同规格组件的辛苦。目前已经有很多厂商推出了水冷散热的成品套件。
水冷散热系统最大的特点有两个：均衡CPU的热量和低噪声工作。由于水的比热容超大，因此能够吸收大量的热量而保持温度不会明显的变化，水冷系统中CPU的温度能够得到好的控制，突发的操作都不会引起CPU内部温度瞬间大幅度的变化，由于换热器的表面积很大，所以只需要低转速的风扇对其进行散热就能起到不错的效果，因此水冷大多搭配转速较低的风扇，此外，水泵的工作噪声一般也不会很明显，这样整体的散热系统与风冷系统相比就非常的安静了。
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