一套典型的水冷散热系统具有以下部件：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。
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。
为了防止汽车在冬季停车后，冷却液结冰而造成水箱、发动机缸体胀裂，要求冷却液的冰点应低于该地区低温度10℃左右，以备天气突变。
冷却系统中散热器、水泵、缸体及缸盖、分水管等部件是由钢、铸铁、黄铜、紫铜、铝、焊焊锡等金属组成，由于不同的金属的电极电位不同，在电解质的作用下容易发生电化学腐蚀；同时冷却液中的二元醇类物质分解后形成的酸性产物、燃料燃烧后行的酸性废气也可能渗透到冷却系统中，促进冷却系统腐蚀。冷却系统腐蚀会使散热器水箱的下水室、喷油嘴隔套、冷却管道、接头以及水箱排管发生故障，同时腐蚀产物堵塞管道，引起发动机过热甚至瘫痪；若腐蚀穿孔，冷却液渗入燃烧室或曲轴箱会产生严重的破坏，因为当冷却液或水与体贴油混合时，产生油污和胶质，削弱润滑，使得阀、液压阀推杆和活塞环黏结。因而冷却液中都加入一定量的防腐蚀添加剂，防止冷却系统产生腐蚀。 [1]
用冷却液时，其冰点要低于环境低温度10℃左右。汽车配件市场上的冷却液种类多，“冷却液”实际上只是“防冻液”，大多使用醇和水混合后添加色素制成，其内无任何冷却液应该具有的添加剂，其沸点在90℃左右，腐蚀性较强，易导致发动机过热现象的发生。
无机磷酸盐型缓蚀体系以磷酸盐和硼砂为主剂，不含硅酸盐。该体系对冷却系统中钢、铸铁有较好的保护作用，对铝也有一定保护作用，适合以钢、铸铁为主要材质的发动机冷却系统。但研究发现，磷酸盐在高温条件下对铝的保护作用减弱，硼砂还将促进铝合金传热腐蚀。因此，该体系不适合以铸铝合金为主要材质的发动机冷却系统。再者，磷酸盐会与硬水中的钙、镁离子结合形成絮状物沉淀，阻塞散热器盘管，造成冷却液流动不畅，产生过热现象;而且当水中磷酸根浓度超过10mg/kg时，即可产生富营养化，加重水质污染，不利于环保。因此，20世纪70年代后，发达国家对磷酸盐的使用加以严格限制，以磷酸盐为主剂的缓蚀体系逐渐被淘汰。
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