Applicazione dell'accumulo di calore a cambiamento di fase nella gestione termica di dispositivi elettronici
Con il continuo miglioramento dell'integrazione dei dispositivi elettronici, i dispositivi elettronici stanno diventando sempre più piccoli, ma la potenza del volume o la densità di potenza dell'area aumenta gradualmente, con un conseguente forte aumento della densità del flusso di calore dei dispositivi. Le apparecchiature elettroniche ad alto flusso di calore impongono requisiti più elevati per la dissipazione del calore, quindi la gestione termica dei dispositivi elettronici è diventata un hotspot di ricerca in patria e all'estero. Va sottolineato che in alcune occasioni speciali, la gestione termica dei dispositivi elettronici si trova di fronte a un carico termico estremamente elevato e i dispositivi sono in uno stato di lavoro intermittente a breve termine.
Per soddisfare questa domanda speciale, è nata la tecnologia di gestione termica dei dispositivi elettronici di accumulo di calore a cambiamento di fase. La tecnologia di accumulo di calore a cambiamento di fase utilizza le caratteristiche dei materiali a cambiamento di fase (PCM) assorbendo / rilasciando energia ad alta densità nel processo di cambiamento di fase solido-liquido per immagazzinare / rilasciare energia termica, in modo da tamponare lo shock termico di alto carico termico dei dispositivi elettronici, in modo da garantire il funzionamento sicuro e stabile dei dispositivi elettronici. L'applicazione della tecnologia di accumulo di calore a cambiamento di fase nella gestione termica dei dispositivi elettronici comprende principalmente il dissipatore di calore PCM, il tubo di calore dell'accumulo di calore e il circuito del fluido di accumulo di calore.
Il dissipatore di calore PCM è quello di ridurre il livello di temperatura del dissipatore di calore utilizzando le caratteristiche di temperatura costante dei materiali a cambiamento di fase nel processo di cambiamento di fase. Al fine di migliorare la conduttività termica del PCM, una struttura metallica è configurata nel dissipatore di calore e l'elevata conduttività termica del metallo viene utilizzata per accelerare la velocità di trasferimento del calore del PCM. Come mostrato nella Figura 1, ci sono un dissipatore di calore a cavità singola, un dissipatore di calore a pinna parallela multi cavità, un dissipatore di calore a pinna incrociata a più cavità e un dissipatore di calore a struttura a nido d'ape. La cavità del dissipatore di calore è riempita con PCM. Va sottolineato che il dissipatore di calore a nido d'ape mostra prestazioni di trasferimento del calore superiori ed è uno schema ottimale per la gestione termica dei dispositivi elettronici.
Il tubo di calore ha un'elevata conduttività termica e capacità di trasferimento del calore. Per far fronte all'impatto del carico termico estremo, viene proposto un heat pipe di accumulo di calore, che combina l'elevata conduttività termica del tubo di calore con l'elevata capacità di accumulo di energia del PCM. Inoltre, il tubo di calore può anche migliorare la velocità di trasferimento del calore del PCM. La Figura 2 mostra il modulo dissipatore di calore del tubo di calore dell'accumulo di calore a cambiamento di fase. Il principio di funzionamento del dissipatore di calore composito è che il calore generato dalla fonte di calore viene trasferito alla piastra fredda e il tubo di calore assorbe il calore dalla piastra fredda e trasferisce il calore in modo efficiente all'area di accumulo di calore PCM.
Nel circuito bifase, viene aggiunta la pompa di circolazione e l'evaporatore viene accoppiato con l'accumulatore di calore a condensazione attraverso la tubazione per formare un sistema di circuiti bifase di accumulo di calore, che può migliorare efficacemente l'efficienza di raffreddamento dei dispositivi elettronici. La Figura 3 mostra la struttura del sistema di circuiti bifase di accumulo di calore. In questo sistema, il fluido freddo assorbe il calore della fonte di calore del dispositivo elettronico, rilascia calore attraverso l'area PCM sotto l'azione della pompa di circolazione, diventa di nuovo il fluido freddo, assorbe nuovamente il calore attraverso la fonte di calore e funziona circolarmente. Va notato che in questo dispositivo, le prestazioni di trasferimento del calore del PCM possono essere efficacemente migliorate aumentando l'area di trasferimento del calore sul lato PCM.
